RIKEN, 국산 양자SDK로 후가쿠-QPU 통합 플랫폼 구축

JHPC-quantum 프로젝트의 구조

JHPC-quantum은 일본 경제산업성(METI) 산하 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)가 자금을 지원하는 국가 하이브리드 양자-HPC 인프라 프로젝트다. 고전 컴퓨팅 노드로는 고베 소재 슈퍼컴퓨터 후가쿠(A64FX 프로세서)와 NVIDIA GB200 GPU 540기로 구성된 ROQUO 클러스터(135개 NVL4 노드)가 투입됐다. 양자 처리 장치로는 초전도 방식의 IBM Quantum System Two(ibm_kobe)와 RIKEN 와코 캠퍼스의 이온 트랩 방식 Quantinuum System Model H2(Reimei)가 포함된다. ROQUO 클러스터는 2026년 6월 초기 운영을 시작했으며, QURI SDK Enterprise 채택으로 소프트웨어 통합이 완성된 형태다.

QURI SDK Enterprise의 역할

이종 아키텍처를 단일 미들웨어로 묶는 일은 다중 노드 작업 분배, 병렬 시뮬레이션, 하이브리드 변분 루프 등 여러 운영상 병목을 수반한다. QURI SDK Enterprise는 세 가지 방식으로 이를 해소한다. 첫째, QunaSys 독자 알고리즘인 QSCI(Quantum Selected Configuration Interaction)와 ADAPT-QSCI를 내장해 재료과학·양자화학·컴퓨터지원공학(CAE) 분야의 활성 공간 전자 구조 계산을 지원한다. 둘째, MPI 기반 mpiQulacs를 통해 후가쿠 A64FX 노드에서 고전 회로 시뮬레이션을 분산 처리하며, ROQUO에서는 NVIDIA cuQuantum을 활용한 상태벡터·텐서 네트워크 시뮬레이션을 가속한다. 셋째, 초전도 및 이온 트랩 QPU 모두에 대해 백엔드별 코드 재작성 없이 통일된 컴파일 워크플로를 제공한다.

알고리즘적 접근법의 의미

QSCI 계열 알고리즘은 전체 힐베르트 공간 대신 선택된 구성 공간만을 다루는 방식으로, 현재 오류율이 높은 NISQ 장치에서 실용적 계산을 수행하기 위한 접근법 중 하나다. 후가쿠의 대규모 고전 자원과 결합할 경우 양자 회로 깊이를 줄이면서 화학적 정확도를 유지할 가능성이 있다. 그러나 실제 산업 적용 가능한 분자 규모 문제에서 고전 방법 대비 이점을 입증하는 것은 여전히 과제로 남아 있다.

접근성과 향후 전망

현 단계에서 플랫폼은 JHPC-quantum 테스트 사용자 프로그램을 통해 선별된 학계·산업계 연구 그룹에 제한적으로 공개된다. NEDO의 포스트 5G 정보통신 시스템 인프라 고도화 프로젝트 프레임워크 아래 운영되며, 일본 정부의 Society 5.0 로드맵과 연계된다. 하이브리드 HPC-양자 플랫폼의 소프트웨어 계층을 국산 SDK로 채운 것은, 해외 플랫폼 종속성을 줄이려는 일본 양자 생태계 전략의 일환으로 읽힌다.