美 컬럼비아대, 양자 컴퓨터 다중 사용자 시대 열었다

획기적인 기술 발전으로 여러 사용자가 하나의 양자 컴퓨터를 동시에 사용할 수 있게 됐다.

9일(현지시각) 그릭리포터 등 외신에 따르면 미국 컬럼비아 대학교 연구진은 하이퍼큐(HyperQ)라는 새로운 컴퓨팅 시스템을 개발했는데, 이는 기존 양자 컴퓨터의 '1인 1컴퓨터'라는 한계를 극복하며 양자 컴퓨터 기술의 활용 방식을 바꿀 전망이다.


하이퍼큐 시스템의 핵심은 양자 가상 머신(qVM)이라는 가상화 기술이다. 이 시스템은 하나의 양자 컴퓨터를 여러 개의 독립적인 가상 공간으로 분리해, 각 사용자가 서로 간섭 없이 각자의 프로그램을 병렬로 실행할 수 있게 했다.

그릭리포터에 따르면 연구진은 이 기술이 클라우드 컴퓨팅의 가상화 기술에서 영감을 얻었다고 밝혔다. 기존 가상 머신이 하이퍼바이저를 이용해 하드웨어 자원을 분리하는 것처럼, 하이퍼큐도 양자 컴퓨터를 분리된 세그먼트로 나눠 사용 효율을 극대화했다. '마스터 테트리스 플레이어'처럼 작동하는 스케줄러를 통해 각 qVM이 컴퓨터 전반에 효율적으로 배치되면서 유휴 시간을 줄였다.

양자 컴퓨터는 큐비트(qubit)의 민감한 특성 때문에 여러 사용자가 동시에 접속하면 '노이즈'로 인해 오류가 발생하기 쉽다. 컬럼비아대 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 각 qVM 주변에 버퍼 큐비트 계층을 추가했다. 비활성 큐비트들이 활성 큐비트를 외부 간섭으로부터 보호함으로써 여러 작업이 동시에 실행될 수 있게 했다.

이 기술 덕분에 하이퍼큐는 평균 대기 시간을 최대 40배 단축하고, 실행할 수 있는 양자 프로그램 수를 10배나 늘리는 놀라운 성능을 보였다. 며칠이 걸리던 프로젝트가 단 몇 시간 만에 완료되는 성과를 거두기도 했다.

이번 연구 결과는 지난 7월 제19회 USENIX 운영체제 설계 및 구현 심포지엄에서 발표됐으며, 연구팀은 IBM의 127큐비트 양자 컴퓨터인 브리즈번에서 광범위한 테스트를 진행했다고 밝혔다. 현재 연구팀은 하이퍼큐를 IBM 하드웨어를 넘어 다양한 제조사의 양자 컴퓨팅 시스템에 적용할 계획이다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com