IBM, ‘양자 중심 슈퍼컴퓨팅’ 시대 개막…CPU·GPU·QPU 삼각 동맹 결성

IBM이 미국 오크리지 국립 연구소(ORNL) 및 일본 이화학연구소(RIKEN), AMD 등과 협력해 고성능 GPU와 QPU를 결합한 새로운 컴퓨팅 워크플로우를 시연했다고 퀀텀 자이트가이스트가 29일(현지시각) 보도했다.

보도에 따르면 CPU는 전체 작업을 조율하고, GPU는 병렬 텐서 연산을 처리하며, QPU는 기존 컴퓨터로 시뮬레이션이 불가능한 복잡한 양자 회로를 담당하는 방식이다.

특히 50큐비트 이상의 회로 연산은 고전 GPU의 메모리 용량을 기하급수적으로 초과하지만, QPU를 활용하면 이를 효율적으로 처리할 수 있다.

IBM은 이를 "우리가 가진 모든 도구를 통합해 오늘날 불가능한 문제를 해결하는 새로운 시대"라고 정의했다.

이번 발표의 핵심 성과 중 하나는 샘플 기반 양자 대각화(SQD) 기술이다. 이 기술은 복잡한 화학 및 재료 과학 문제를 해결하는 데 특화되어 있다. QPU가 양자 상태에서 핵심 데이터를 추출하면, 이를 GPU가 병렬로 처리해 결과를 정제하는 반복 루프를 형성한다.

세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터인 '프런티어(Frontier)'에서 실행한 결과, 기존 CPU 기반 방식보다 최대 100배 빠른 속도를 기록했다. 연구팀은 AMD MI300X와 NVIDIA GB200 등 최신 GPU를 통합해 성능을 1.8~3배 추가로 끌어올리는 데 성공하며 실질적인 상업적 활용 가능성을 입증했다.


양자 컴퓨팅의 최대 난제인 '오류' 문제도 텐서 기반 모델로 해결의 실마리를 찾았다. 알고리드믹(Algorithmiq)과 공동 개발한 텐서 네트워크 오류 완화 기술은 양자 회로에서 발생하는 노이즈를 모델링하여 사후에 이를 제거한다.

이 기술을 통해 연구진은 144큐비트 규모의 2차원 시간 결정(Time Crystal)을 성공적으로 구현했다. 이는 외부 간섭에도 안정적인 리듬을 유지하는 특이 물질로, 재료 과학 및 양자 정보 연구에 획기적인 이정표가 될 전망이다. IBM은 "고전 컴퓨팅을 경쟁 도구가 아닌 양자 결과를 강화하는 파트너로 삼아 더 큰 문제에 도전하겠다"는 포부를 밝혔다.

이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com


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