[인천=이데일리 한광범 기자] 연세대가 미국 IBM의 최신 양자 프로세서 ‘퀀텀 나이트호크(Quantum Nighthawk)’를 도입해 기존 양자컴퓨터의 처리 성능을 25배 높였다. IBM이 개발한 나이트호크 프로세서가 외부 고객 기관의 자체 시설에 설치된 것은 세계 최초다.

연세대와 IBM은 4일 인천 송도 국제캠퍼스 양자컴퓨팅센터에 구축된 ‘IBM 퀀텀 시스템 원(IBM Quantum System One)’에 최신 나이트호크 프로세서를 도입했다고 밝혔다. 이번 업그레이드는 2024년 국내 최초로 도입된 IBM 퀀텀 시스템 원의 첫 번째 프로세서 교체다. 당시에는 127큐비트의 ‘IBM 퀀텀 이글(Eagle)’ 프로세서가 탑재됐지만, 이번에는 120큐비트의 최신 나이트호크로 교체됐다.

나이트호크는 현재까지 IBM이 개발한 가장 빠른 양자 프로세서다. 120개의 프로그래머블 큐비트와 고속 큐비트 리셋 기술을 기반으로 초당 10만개 이상의 양자 회로를 실행할 수 있다. 기존 이글 프로세서와 비교하면 회로 처리량이 25배 높아졌다.

양자컴퓨터의 큐비트는 기존 컴퓨터의 비트에 해당하는 기본 정보 단위다. 양자 회로는 큐비트를 조작해 계산을 수행하는 과정으로, 회로 처리량이 늘어나면 연구자가 같은 시간에 더 많은 실험과 계산을 수행할 수 있다. 따라서 큐비트 수가 기존보다 적더라도 실제 연구에 활용할 수 있는 연산 능력은 높아질 수 있다.

나이트호크는 7500개 이상의 게이트로 구성된 회로에서 정확한 관측 가능량 추정을 구현하며 IBM이 설정한 2026년 주요 기술 목표를 달성했다. 양자 우위 후보 회로를 대상으로 한 초기 테스트에서는 정확도를 유지하면서도 실행 속도가 최대 10배 빨라진 것으로 나타났다.

연세대는 업그레이드된 양자컴퓨터를 바이오 분야를 비롯한 다양한 연구와 교육에 활용할 계획이다. 특히 ‘연세 바이오-퀀텀 이니셔티브(Yonsei Bio-Quantum Initiative)’ 참여 연구진은 기존 컴퓨터와 양자컴퓨터를 함께 사용하는 하이브리드 컴퓨팅 방식을 활용해 복잡한 생물학적 시스템을 분석할 예정이다.

대표적으로 미토콘드리아 전자전달계 변이와 희귀 유전질환인 리 증후군(Leigh Syndrome) 사이의 관계를 규명하는 공동 연구 등을 추진한다. 기존 컴퓨터만으로 분석하기 어려운 생물학적 현상을 양자컴퓨팅 기술을 활용해 이해할 수 있는지 살펴보겠다는 취지다.

교육 분야에서도 양자생태계운영센터, 양자컴퓨팅기술지원센터, 양자컴퓨팅센터의 연구·교육 프로그램을 강화한다. 양자정보학과 석·박사 과정 학생들에게도 새로운 프로세서를 활용할 기회를 제공한다. IBM은 산업 전문가의 정기 강연 등 지원을 이어갈 예정이다.

정재호 연세대 양자사업단장은 “연세대의 IBM 퀀텀 나이트호크 프로세서 도입은 글로벌 선도 기업인 IBM과의 협력을 바탕으로 우리 대학이 세계적 양자 연구 및 산학협력의 핵심 허브로 자리매김하는 중요한 계기”라고 평가했다.

정 단장은 “연세대는 최고 수준의 양자 인프라를 활용해 차세대 전문 인재를 양성하고, 바이오를 비롯한 산업계 및 연구 기관과의 긴밀한 협력을 통해 인류의 난제를 해결하는 과학적 혁신을 주도해 나가겠다”고 말했다.

제리 차우 IBM 펠로우 겸 양자중심슈퍼컴퓨팅 최고기술책임자(CTO)는 “이번 발표는 IBM의 최첨단 양자컴퓨팅 역량을 연구자와 학생, 기업 및 기관이 활용해 실제 문제 해결에 나설 수 있도록 지원하고 있음을 보여준다”고 강조했다.

그는 “IBM 퀀텀 나이트호크 r2를 통해 연세대학교의 IBM 양자 컴퓨터는 이제 초당 10만 개 이상의 회로를 실행할 수 있으며, 이는 IBM 퀀텀 이글 대비 25배 높은 회로 처리량이다. 양자 컴퓨팅에서 샘플은 발전을 이끄는 핵심 요소다”라고 설명했다.

그러면서 “이러한 성능 향상을 통해 연세대학교 연구진은 더 많은 샘플을 더 빠르게 확보해 과학적 발견을 가속화하고, 양자 분야의 전문 역량을 강화하며, 산업계와의 새로운 협력 기회를 만들어 나갈 수 있을 것”이라고 강조했다.