연세대, 11월 IBM Nighthawk 프로세서 도입…세계 두 번째 설치 기관

Nighthawk 설치: 세계 두 번째, 국내 최초

연세대 양자 이니셔티브는 현재 운영 중인 양자처리장치를 IBM의 Nighthawk 프로세서로 교체할 계획이다. 현시점에서 Nighthawk 기반 양자컴퓨터를 가동 중인 곳은 IBM 마이애미가 유일하며, 연세대는 이를 도입하는 두 번째 기관이 된다. 연세대는 국내에서 IBM 양자컴퓨터를 최초로 설치한 기관이기도 하다. 정재호 이니셔티브 디렉터는 8월 11일 인천 송도국제캠퍼스 양자융합연구동에서 이 같은 계획을 설명했다.

Nighthawk의 기술적 개선점

Nighthawk의 핵심 변화는 큐비트 간 연결 구조에 있다. 기존 Eagle 프로세서에서는 큐비트 하나가 평균 2.5개의 인접 큐비트와 연결되는 구조였기 때문에, 직접 연결되지 않은 큐비트 간 연산 시 스왑 게이트를 경유해야 했고 이 과정에서 오류가 누적됐다. Nighthawk는 격자형 연결 구조를 채택해 큐비트 하나가 인접한 4개의 큐비트와 직접 연결된다. 이를 통해 불필요한 스왑 게이트를 줄이며, 동일 오류 수준에서 Eagle 대비 약 40% 많은 연산 처리가 가능하다는 것이 이니셔티브 측 설명이다. IBM은 대규모 오류 수정 양자 시스템이 구축되는 2029년을 양자컴퓨팅의 기술적 변곡점으로 예측한 바 있다.

라이 증후군 연구와 하이브리드 컴퓨팅

연세대 이니셔티브의 주요 응용 분야는 희귀질환 치료제 개발이다. 현재 일본 이화학연구소(RIKEN)의 슈퍼컴퓨터 후가쿠(Fugaku)와 IBM 양자컴퓨터를 연계해 유전성 희귀질환인 라이 증후군의 생물학적 메커니즘을 규명하는 공동 연구를 진행 중이다. 후가쿠 단독으로 관련 계산을 수행할 경우 48년이 소요되는 것으로 추산되지만, 양자컴퓨터가 핵심 후보군을 추려 1차 연산을 담당하면 계산 기간이 수일 수준으로 단축될 수 있다고 이니셔티브는 밝혔다. 8월 중 1차 계산 결과를 검토하고 이후 RIKEN과 다음 단계 연산을 협의할 예정이다. 아울러 케임브리지대학교와의 공동 연구도 추진되며, 양측 캠퍼스에 상호 분소를 설치하는 방안이 검토된다. 케임브리지의 밀너 치료학 연구소 및 줄기세포·인공지능 연구센터와의 협력이 구체화될 전망이다.

Q-Bridge와 Q-Library: 산업 활용 확대

Nighthawk 설치와 함께 11월 초 공개 예정인 Q-Bridge는 양자-고전 융합 플랫폼으로, 데이터·알고리즘·컴퓨팅 자원을 통합 제공한다. 양자컴퓨팅 활용 의향은 있으나 적합한 알고리즘 선정이나 양자·고전 시스템 간 연산 배분 방식을 파악하기 어려운 기업을 주요 대상으로 한다. 기업이 산업 문제와 데이터를 입력하면 알고리즘과 컴퓨팅 자원을 추천받아 연구부터 실증까지 수행할 수 있도록 설계됐다. Q-Bridge를 통해 생성된 산업별 활용 사례와 알고리즘은 Q-Library에 축적돼 유사 산업 문제에 재적용하는 구조를 지향한다.

실용화 전략의 의미와 과제

이번 계획에서 눈에 띄는 점은 하드웨어 업그레이드 자체보다 실사용 사례 축적과 산업 수요 연계에 방점을 두고 있다는 것이다. 다만 대규모 오류 수정 양자 시스템의 실현 전망이 2029년 이후로 제시되는 만큼, Q-Bridge가 창출하는 사례들이 실제 산업 파급력을 갖추기까지는 상당한 시간과 검증이 필요하다. 현 단계에서 양자-고전 하이브리드 방식의 효용이 어느 분야에서 얼마나 입증될 수 있을지가 향후 이니셔티브 평가의 핵심 지표가 될 것이다.