Rice University, DOE 양자과학센터 합류해 HPC 기반 오류정정 연구 착수

참여 배경

QSC는 2020년 국가양자이니셔티브법에 따라 오크리지 국립연구소(ORNL)를 본부로 설립된 DOE 산하 5개 양자정보과학 연구센터 가운데 하나다. 내결함성 양자컴퓨터 실현을 위한 하이브리드 양자-HPC 생태계 구축을 핵심 임무로 삼고 있으며, Rice는 이번 합류로 QSC의 양자가속 고성능 컴퓨팅(QHPC) 아키텍처 연구에 기여하게 된다.

연구의 핵심: 확장 가능한 디코딩 방법론

Patel 연구팀의 과제는 크게 세 갈래로 나뉜다. 첫째, 다양한 양자 응용에서 오류 신호를 추출·디코딩·수정하는 전 과정을 시연하고 복수의 양자오류정정 기술을 비교 평가한다. 둘째, 단일 HPC 플랫폼에 종속되지 않는 계층적(hierarchical) 디코딩 구조를 설계해 미래 대규모 시스템에 대한 확장성을 확보한다. 셋째, 실시간 오류정정에서 불가피하게 발생하는 지연(latency), 처리량(throughput), 데이터 이동 문제를 실용적 관점에서 다룬다. 이 세 가지는 이론 연구가 아닌 시스템 통합 과제로, 양자컴퓨팅이 실제 과학 계산에 활용되려면 반드시 해결해야 할 병목이다.

ORNL·산업계와의 협력 구조

Rice는 ORNL에서 QHPC 제어 프로젝트를 이끄는 Jack Lange와 공동 연구를 진행한다. 국립연구소의 대규모 HPC 인프라와 대학의 알고리즘·소프트웨어 역량을 결합하는 구조다. QSC에는 IBM, AMD, IQM, Quantinuum, Riverlane 등 산업 파트너도 참여하고 있어, 연구소·학계·산업계 3자 협력 체계가 갖춰져 있다.

QSC 현황과 목표, 한계

QSC의 총 계획 예산은 5년간 1억 2,500만 달러이며, DOE는 지난 9월 2030년까지의 재원을 재승인했다. QSC 소장 Travis Humble은 2028년까지 내결함성 양자컴퓨터를 구현하겠다는 DOE 목표를 제시했다. 다만 Rice 연구팀에 배정된 5년간 90만 달러는 단일 팀 기준으로 제한적인 규모이며, 2028년 목표 달성 여부는 QSC 참여 기관 간 성과 통합의 긴밀함에 달려 있다. 양자오류정정 디코딩의 실시간 처리 속도가 하드웨어 발전 속도를 충분히 따라갈 수 있는지도 지속적인 검증이 필요하다.