Classiq, Fault Tolerance Engine SDK 통합…219 논리 큐비트·250만 게이트 1시간 라우팅 달성

컴파일러를 넘어 물리 실행 계획으로

Classiq의 Fault Tolerance Engine은 기존의 정적 알고리즘 자원 추정 방식을 대체하는 접근을 취한다. 자사 언어인 Qmod 또는 Clifford+T QASM 형식으로 작성된 고수준 논리 회로를 입력받아, 표면 코드 기반 오류 정정 QPU에서 곧바로 실행 가능한 3차원 시공간 스케줄로 출력한다. 핵심은 하드웨어 인식 라우팅 스케줄, 매직 스테이트 생성 계획, 물리 큐비트 수와 오류율의 경험적 추정치를 일괄 생성한다는 점이다.

3D 격자 수술 방식의 작동 구조

엔진은 3D 표면 코드 격자를 기반으로 동작한다. 물리 큐비트는 패치 단위로 묶이고, 다중 큐비트 게이트는 격자 수술(lattice surgery) 방식—패치 병합·분리와 반복 신드롬 추출 사이클—을 통해 실행된다. T-게이트 매직 상태 생성과 Clifford 연산의 3D 라우팅·스케줄링이 자동화되며, 물리 큐비트 오버헤드와 총 실행 시간을 최소화하는 방향으로 계획을 최적화한다. SDK에는 이 과정을 직접 확인할 수 있는 대화형 3D 격자 수술 시각화 도구도 포함됐다.

219 논리 큐비트 벤치마크

성능 기준점으로 사용된 것은 텐서 초수축(tensor hypercontraction) 화학 계산 워크로드다. 219개의 논리 큐비트와 약 250만~260만 개의 논리 게이트(CX 게이트 약 130만 개 포함)로 구성된 이 워크로드를 약 1시간 만에 라우팅 완료했다. 엔진은 이 과정에서 물리 큐비트 수, 코드 거리(d), 총 오류 정정 사이클, 매직 스테이트 팩토리 병목 지점을 정량적으로 산출한다.

하드웨어 독립성과 노이즈 모델

현 버전은 초전도, 중성원자, 이온트랩, 실리콘 스핀 등 표면 코드 QEC를 지원하는 모든 물리 큐비트 플랫폼에 적용 가능하다. 1큐비트·2큐비트 탈편극화, 측정 오류, 아이들 판독 오류 등 맞춤형 물리 노이즈 모델을 통합할 수 있어, 내결함성 QPU가 실제로 가용되기 전 단계에서도 하드웨어 자원 요구량을 사전 추정할 수 있다. QEC 팀 리드 Ron Cohen에 따르면, 현재는 3D 표면 코드만 지원하며 QLDPC 코드와 컬러 코드로의 확장은 개발 진행 중이다.

의미와 한계

내결함성 QPU의 실용화가 수년 이상 남은 시점에서, 이 도구는 응용 개발자와 하드웨어 설계팀 모두에게 물리 자원 계획 수립의 실용적 수단을 제공한다. 오류율과 코드 거리 파라미터를 달리하며 누적 논리 오류를 사전 평가할 수 있다는 점도 활용 가치가 있다. 다만 지원 코드 방식이 3D 표면 코드 단일에 머무른다는 구조적 제약이 있고, 대규모 워크로드에서 1시간의 라우팅 시간이 실제 개발 워크플로에서 어느 수준의 오버헤드를 의미하는지는 추가 검증이 필요하다.