Pasqal, 유럽 슈퍼컴퓨팅 시설에 중성원자 QPU 통합 아키텍처 로드맵 공개

유럽 슈퍼컴퓨팅 거점에 QPU 현장 투입

Pasqal은 유럽 HPCQS(High-Performance Computer and Quantum Simulator hybrid) 프로젝트의 일환으로 중성원자 QPU를 실험실 환경 밖의 실제 HPC 인프라에 편입하고 있다. 프랑스 원자력·대체에너지청(CEA)과 독일 유리히 연구센터(Forschungszentrum Jülich)에는 NVIDIA 가속 컴퓨팅 노드와 함께 Pasqal QPU가 물리적으로 통합 설치됐다. 별도로, 이탈리아 국가 슈퍼컴퓨팅 컨소시엄 CINECA에는 이탈리아 최초의 주권 중성원자 양자컴퓨터가 구축됐다. 이들 시설은 각기 다른 운영 주체와 데이터센터 환경을 보유하고 있어, 단일 맞춤 솔루션이 아닌 범용 통합 표준의 필요성을 실증적으로 보여준다.

Warden 레이어와 QRMI: QPU를 스케줄 가능한 자원으로

중성원자 QPU는 레이저 정렬, 원자 포획 설정, 국소 교정 주기 등 고유한 운영 요건으로 인해 기존 클래식 워크로드 스케줄러로는 효과적으로 관리하기 어렵다. Pasqal이 개발한 오픈소스 소프트웨어 레이어 Warden은 고수준 워크로드 관리 요청을 QPU 하드웨어 실행 명령으로 변환하는 중간 계층 역할을 맡는다. QPU에 필요한 결정론적 시간 블록 확보를 상위 관리 시스템과 분리함으로써 기존 데이터센터 운영을 방해하지 않고 QPU를 자원 풀에 합류시키는 구조다.

이 스케줄링 체계의 핵심 규격은 QRMI(Quantum Resource Management Interface)다. IBM이 초기 청사진을 제시하고 Pasqal·STFC Hartree Centre·렌슬리어 폴리테크닉대학교(RPI)가 공동으로 발전시킨 벤더 중립 표준으로, QPU를 CPU·GPU와 동일한 스케줄 가능 자산으로 처리할 수 있게 한다. SchedMD의 Slurm 워크로드 매니저용 플러그인으로 초기 검증을 완료했으며, HPC-Gridware GmbH와의 협력으로 Grid Engine 호환 환경인 Open Cluster Scheduler에도 적용 범위를 확대해 이기종 엔터프라이즈 환경에서의 이식성을 입증했다.

IBM·NVIDIA와의 소프트웨어·하드웨어 다층 연계

IBM Quantum Network 정회원으로서 Pasqal은 Qiskit-Pasqal 프로바이더 확장을 공동 개발했다. 연구자들은 기존 Qiskit 코드 환경을 변경하지 않고 Pasqal 중성원자 배열에서 직접 실행할 수 있으며, 양사는 하드웨어 확장성·작업 실행 처리량·슈퍼컴퓨팅 노드 활용률을 지표로 삼는 공동 벤치마크 프레임워크를 추진하고 있다.

NVIDIA와의 협력은 세 기술 층위에서 이루어진다. 응용 계층에서는 Pasqal 하드웨어 제어 시스템을 CUDA-Q 컴파일 플랫폼에 네이티브 통합했고, 워크플로 계층에서는 CUDA-Q와 QRMI를 직접 연결해 하이브리드 알고리즘 파이프라인 자동화를 지원한다. 하드웨어 계층에서는 GPU 가속기와 QPU 제어 전자장치 간 초고속·초저지연 물리 연결을 위한 개방형 아키텍처 NVQLink를 함께 개발하고 있다. 이 저지연 결합은 실시간 오류 완화와 동적 양자 오류 정정(QEC) 구현에 필수 조건으로 제시됐다.

데이터센터 표준화를 위한 개방형 생태계 기여 및 한계

Pasqal은 현장 배치에서 축적한 데이터를 개방형 표준 컨소시엄에 지속 제공하고 있다. openQSE(Open Quantum-HPC Software Ecosystem) 레퍼런스 아키텍처 수립에 참여해 공공 슈퍼컴퓨팅 센터용 하이브리드 소프트웨어 스택 템플릿 정의에 기여했으며, Open Compute Project(OCP) 기술 백서를 공동 작성해 상용 데이터센터 내 중성원자 진공 챔버와 레이저 제어 시스템 운용에 필요한 기계·열·전기적 요건을 구체화했다. European Quantum Systems and Software Summit(EQS3) 시리즈를 통한 하드웨어 표준화 활동도 병행 중이다.

다만 이번 발표는 로드맵과 현장 통합 현황 보고서 성격이 강하다. Warden과 QRMI는 초기 검증 단계에 있으며, NVQLink의 실제 지연 성능이나 양자 오류 정정 효과에 관한 정량적 벤치마크 데이터는 아직 공개되지 않았다. QPU를 HPC 자원으로 편입하는 소프트웨어 인프라는 진전을 보이고 있으나, 실질적 계산 우위를 입증하는 단계까지는 추가적인 검증이 필요하다.