IBM, 큐비트 리셋 속도 25배 향상 및 Qiskit v2.5 공개

큐비트 리셋 속도, 왜 중요한가

양자 회로가 실행을 마친 뒤 큐비트를 초기 상태로 되돌리는 리셋 과정은 다음 연산을 위한 필수 준비 단계다. 리셋이 빠를수록 단위 시간당 더 많은 회로를 처리할 수 있고, 이는 실질적인 시스템 처리량으로 직결된다. IBM은 이 효율을 측정하기 위해 초당 최대 회로 수(Max Circuits per Second, MCPS)라는 새로운 지표를 도입했다.

수치로 본 성능 개선

IBM에 따르면 짧은 회로 기준으로 MCPS가 기존 약 4,000에서 100,000 수준으로 높아졌다. 이는 단순 처리 속도뿐 아니라 초기화 오류율에도 영향을 미쳐, 내부 테스트에서 초기화 오류율이 11배 감소한 것으로 나타났다. 이번 기능은 120큐비트 Nighthawk r2 프로세서에 우선 적용됐으며, 이 아키텍처에 탑재된 튜너블 커플러(tunable coupler) 덕분에 각 큐비트를 인접 큐비트 간섭 없이 독립적으로 신속히 리셋할 수 있다.

회로 중간 측정과 오류 정정 연관성

리셋 속도 향상은 미드서킷 측정(mid-circuit measurement) 성능 개선으로도 이어진다. 이 기술은 회로 실행 도중 특정 큐비트를 측정하고 즉시 리셋해 같은 실행 내에서 재활용하는 방식으로, 양자 오류 정정의 핵심 기반 기술로 꼽힌다. 리셋 지연이 줄어들수록 오류 정정 사이클의 실시간 운용 가능성이 높아진다는 점에서 이번 개선은 단순 속도 향상을 넘는 의미를 갖는다.

Qiskit v2.5의 주요 변경 사항

소프트웨어 측면에서는 Qiskit v2.5가 네 가지 주요 기능을 포함해 출시됐다. 첫째, C 언어 API에서 동적 회로의 고전 제어 흐름 명령어를 직접 검사할 수 있는 C API 고전 제어 흐름 기능이 추가됐다. 둘째, 복수의 중간 표현(Intermediate Representation, IR)을 활용하는 컴파일 파이프라인 구성을 지원하는 멀티-IR 컴파일이 도입됐다. 셋째, 폴트 톨러런트 워크플로를 위해 Pauli 기반 연산(PBC) 및 Clifford+T 표현으로의 컴파일을 단순화하는 사전 설정 패스 매니저가 제공된다. 넷째, 알고리즘 개선, 소프트웨어 최적화, 멀티스레딩 확장, 충실도 중심 패스 추가를 통해 트랜스파일 속도가 빨라졌다.

서비스 명칭 변경

IBM은 Qiskit Runtime Service를 IBM Quantum Compute Service로 명칭을 변경한다고 별도로 공지했다. 기술적 변경 사항은 없으며, 상용 클라우드 서비스와 오픈소스 Qiskit SDK를 명확히 구분하려는 의도에서 비롯된 브랜드 정비다. 큐비트 리셋 관련 상세 내용은 Jay Gambetta의 블로그 포스트를 통해 확인할 수 있다.