양자 컴파일 원천 기술

ETRI, 양자컴퓨팅 컴파일러 요소기술 개발

- 양자 알고리즘-양자 기계어 변환 원천기술 개발

- 회전게이트 숫자·맞춤형 컴파일·동작시간 단축

국내 연구진이 컴퓨팅에 있어 프로그램을 컴파일 하는 과정을 빠르게 만드는 SW원천기술개발에 성공했다. 특히 연구진은 최근 이슈가 되고 있는 양자컴퓨팅에 본 기술을 적용, 향후 관련 기술개발에 탄력이 붙을 전망이다.

모든 컴퓨팅에 있어 알고리즘을 개발해 프로그래밍하면 컴퓨터가 이해하는 언어로 바꾸는 작업이 필요하다. 바로 기계어 변환과정이다. 

한국전자통신연구원(ETRI)은 양자컴퓨팅 플랫폼 개발과 관련, 양자 알고리즘을 컴퓨터가 이해하도록 양자 기계어로 변환하는 과정에서 기존 기술 보다 효율적인 양자 컴파일 요소기술 개발에 성공, 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재되었다고 밝혔다.

연구진은 논문을 통해 대부분의 양자 알고리즘에서 사용되는‘조건부 회전 게이트(Controlled-Rn’라는 기본적인 양자 연산에 대해 세 가지 효율적인 컴파일 방법을 개발, 향후 개발될 양자컴퓨팅에 활용될 수 있다고 밝혔다.

연구진은 기존 컴파일 기술보다 먼저, 회전게이트 숫자를 35개에서 21개로 대폭 줄였다. 또한 물리적 구조에 적합한 맞춤형으로 컴파일 되는 방법을 제안했다. 아울러 양자컴퓨터의 동작시간을 기존 17단계에서 5회로 줄이는 방법을 고안해 냈다.

실제 간단한 연산을 양자컴퓨팅을 통해 2+3을 명령하자 화면상에는 양자적으로 계산한 결과가 나왔다. 양자프로그래밍은 덧셈기 회로를 통해 해본 결과 1,364회를 작업해야 했다. 하지만, ETRI 연구진이 개발한 컴파일 엔진을 쓰게 되니 145개 라인으로 바뀌었다. 결국, 양자연산시 보다 쉽고 더 빠르게 연산이 가능케 된 셈이다.

그동안 전 세계 양자컴퓨팅 관련 연구자들에게 있어 컴파일 과정, 즉 기계어로 변환될 때 양자컴퓨팅 자원을 너무 많이 쓴다는 지적이 있어왔다. 이에 대한 해결이 절실했는데 연구진이 이런 문제점을 푸는 키를 논문으로 밝힌 셈이다.

ETRI 연구진에 의해 양자컴퓨팅 컴파일과 관련된 비밀이 밝혀짐으로써 향후 양자컴퓨터의 성능 동작시간이 빨라질 전망이다. 즉 똑같은 연산수행 등 일을 하면서 속도가 빠르다는 것이다. 

아울러 연구진은 이번 논문으로 오류보정에 들어가는 부하량도 상당량 줄어들 것으로 내다봤다. 더 적은 큐비트(Qubit)와 게이트를 쓰기 때문이다.

ETRI는 본 기술의 핵심내용을 미국 등에 특허출원중이고 모든 양자컴퓨터에 적용할 수 있기를 바란다고 밝혔다.  

ETRI 최병수 양자창의연구실장은“본 연구개발을 통해, 양자 알고리즘을 양자컴퓨터에서 실행할 때 필요한 세부 기술을 선점하고, 추가적으로 양자컴퓨팅 소프트웨어 기술의 유효성을 검증, 양자컴퓨팅을 구체화해 나갈 예정이다”고 말했다.

이번 논문의 제1저자는 ETRI 초연결통신연구초 초연결원천연구본부 양자창의연구실 김태완 박사이고 교신저자는 최병수 실장이다. 

본 연구는 과학기술정보통신부 정부출연금사업으로 개발되었다. <보도자료 본문 끝>

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