"과학 발전 10배 빨라진다"… MS, 양자 슈퍼컴 개발 계획 발표

마이크로소프트 애저 퀀텀 개발 랩의 저온 유지 장치 [사진=마이크로소프트]

마이크로소프트(MS)가 양자컴퓨터 기술 선도 역량을 강화하기 위해 과학적 발견에 유용한 양자 기술 서비스와 양자 슈퍼컴퓨터 구축 로드맵을 공개했다.

23일 업계에 따르면 MS는 3단계로 나눈 양자 슈퍼컴퓨터 구현 과정과 기술 수준에 따른 6단계 구축 로드맵을 공개하고 이를 통해 향후 250년에 걸쳐 일어날 화학·재료 과학 발전 기간을 25년으로 단축할 수 있을 것이라고 주장했다.

구현 과정 첫 단계(Level-1)는 노이즈가 있는 물리적 큐비트(qubit)로 실행하는 양자 컴퓨터 시스템을 만드는 것이다. 현존 모든 양자컴퓨터 시스템이 NISQ(Noisy Intermediate Scale Quantum)라고 불리는 이 단계에 해당한다. 안정적인 논리적 큐비트로 작동하는 양자 시스템을 구현하는 것이 ‘회복탄력(Resilient)’ 단계인 Level-2다. 마지막 Level-3는 기존 슈퍼컴퓨터로 풀지 못한 문제를 해결하는 양자 슈퍼컴퓨터가 등장하는 확장(Scale) 단계다.

최근 MS는 마요라나 준입자(Majorana)를 생성하고 제어하는 방법을 연구해 미국물리학회 저널 상호심사를 거친 데이터를 발표하면서 “양자 슈퍼컴퓨터를 향한 첫 이정표를 달성했음을 의미한다”고 강조했다. 앞으로 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트를 만들고 회복탄력, 확장 단계 구현에 나설 계획이다.

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MS는 양자 슈퍼컴퓨터 성능 측정 단위로 1초에 안정적으로 실행한 양자 컴퓨터 계산 명령어 개수를 뜻하는 ‘rQOPS’를 제시했다. 현존 양자컴퓨터 성능은 이 기준으로는 0rQOPS이며, 진정한 최초의 양자 슈퍼컴퓨터는 100만 rQOPS 정도, 중대한 화학·재료 과학 문제를 해결하려면 10억QOPS를 달성해야 한다고 주장했다.

온라인 IT미디어 테크크런치 보도에 따르면 크리스타 스보어 MS 고급 양자 개발 담당 부사장은 자사가 10년 이내에 초당 100만 rQOPS를 달성하는 양자 슈퍼컴퓨터를 구축할 수 있을 것이라고 언급했다.
 

애저 퀀텀 개발 랩의 저온 유지 장치 [사진=마이크로소프트]

이날 한국MS는 본사가 ‘애저 퀀텀 엘리먼트(Azure Quantum Elements)’라는 화학 신소재 연구개발 서비스와 양자 기술에 인공지능(AI)을 적용한 ‘애저 퀀텀 코파일럿(Copilot in Azure Quantum)’을 함께 소개했다고 밝혔다. 애저 퀀텀 엘리먼트는 화학·재료 과학 연구자를 겨냥해 오는 30일 비공개 시험판으로 제공된다.

사티아 나델라 MS 최고경영자 겸 이사회 의장은 지난 22일 온라인 브리핑을 통해 “AI로 발전한 추론 기능이 가장 보편적인 사용자 인터페이스인 자연어와 결합해 새 컴퓨팅 시대를 열고 있다”며 “MS는 애저 퀀텀 엘리먼트를 발표해 처음으로 AI와 양자 기술을 결합해 과학적 발견의 새 시대를 열게 됐다”고 주장했다.

애저 퀀텀 엘리먼트는 AI와 고성능컴퓨팅(HPC) 기술을 함께 활용하는 양자 슈퍼컴퓨터로 과학자와 제품 개발자가 혁신 기술을 더 빨리 연구하고 더 빨리 출시하도록 지원한다. 신소재 탐색 후보군을 수천 개에서 수천만 개로 확장하고 특정 화학 시뮬레이션 속도를 50만배까지 높여 1년을 1분으로 압축하는 효과를 얻을 수 있다.

애저 퀀텀 엘리먼트에 화학·재료 데이터를 학습한 화학 연구용 AI 모델이 통합돼 시뮬레이션 속도를 높인다. 생성 AI와 같은 기술을 기반으로 한 이 모델은 애저 퀀텀 코파일럿을 통해 인간 언어를 이해하듯이 자연의 언어인 화학을 이해한다. 기존 컴퓨터와 양자컴퓨터를 통합해 시뮬레이션 정확도도 높일 수 있다.
 

마이크로소프트 6단계 양자 슈퍼컴퓨터 구축 로드맵 [사진=마이크로소프트]

애저 퀀텀 코파일럿은 과학자가 복잡한 화학·재료 과학 분야에서 다루는 복잡한 추론 문제를 자연어로 풀 수 있도록 지원한다. 과학자에게 기본적인 계산, 시뮬레이션 생성, 데이터 질의와 시각화, 개념 가이드 등을 제공해 과학자가 기존 도구와 통합된 클라우드 슈퍼컴퓨터, 고급 AI, 양자 패브릭을 이용한 작업을 하도록 돕는다.

과학자는 애저 퀀텀 코파일럿을 이용해 양자 컴퓨터용 코드를 작성하는 방법을 학습할 수 있다. 내장된 코드 편집기, 양자 시뮬레이터, 코드 컴파일러를 무료로 사용할 수 있는 통합 브라우저 기반 환경이 제공된다. 복잡한 양자, 화학, 재료 과학 연구 과정을 더 쉽게 관리하고 누구나 탐구할 수 있게 설계됐다.

MS는 애저 퀀텀 엘리먼트와 같은 신규 서비스를 개발하고 최초 양자 슈퍼컴퓨터를 구축하는 과정 전반에 걸쳐 기존 ‘책임 있는 AI’ 원칙을 적용하겠다고 했다.
 

마이크로소프트 양자컴퓨터 구현 3단계 [사진=마이크로소프트]