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연구

100큐비트급 양자컴퓨터 계산데이터 전격 공개​
조회수 : 1905 등록일 : 2024-02-13 작성자 : 홍보실

물리학과 안재욱 교수

< 물리학과 안재욱 교수 >

양자컴퓨터는 양자역학의 원리를 활용해 기존의 컴퓨터로는 풀기 어려운 계산을 할 수 있는 컴퓨터다. 양자컴퓨터는 암호 해독, 배터리 소재 개발, 신약 개발 등 다양한 분야에서 그동안 풀지 못한 난제들을 해결할 미래 기술로 주목받고 있다. 

우리 대학 물리학과 안재욱 교수 연구팀이 100큐비트급 양자컴퓨터로 조합 최적화 문제를 계산해 계산 결과 데이터베이스와 계산 프로그램을 공개했다고 13일 밝혔다.

조합 최적화 문제 중 하나인 최대 독립집합 문제(Maximum independent set problem)SNS상에서 가장 영향력 있는 인물을 찾는 문제, 전력망을 가장 효율적으로 분배하는 법을 찾는 문제 등 다양한 응용이 가능한 문제다. 지난 2023KAIST 연구진은 20큐비트급 리드버그 양자컴퓨터를 이용해 최대 독립집합 문제의 풀이를 시연한 바 있다. 

일반적으로 100큐비트급 양자컴퓨터의 데이터를 얻기 위해서는 직접 양자컴퓨터를 제작하거나 클라우드 서비스 업체를 이용할 수밖에 없다. 이번에 KAIST 연구진이 공개한 데이터는 관련 분야 연구자뿐 아니라 양자 컴퓨터에 관심 있는 모든 사람이 무료로 데이터에 접근할 수 있게 되었다는 점에서 중요하다고 할 수 있다. 최대 141큐비트를 활용해 70만 종류 이상의 그래프 최적화를 계산했고, 양자컴퓨터의 계산 결과와 데이터분석 프로그램 일체를 공개했다.

그림 1. 가로 18행, 세로 11열의 총 198개의 광 집게 사진이다. 각 광 집게에는 원자가 절반의 확률로 잡히며, 각 반복 측정마다 평균적으로 100개의 원자가 잡힌다. 원자들이 충분히 가깝게 붙어 있어 가장 가까운 원자와 그다음으로 가까운 대각 방향의 원자까지 연결된 킹 그래프를 이룬다. 오른쪽은 킹 그래프와 킹 그래프상에서 최대독립집합의 해를 나타낸 모식도이다

< 그림 1. 가로 18행, 세로 11열의 총 198개의 광 집게 사진이다. 각 광 집게에는 원자가 절반의 확률로 잡히며, 각 반복 측정마다 평균적으로 100개의 원자가 잡힌다. 원자들이 충분히 가깝게 붙어 있어 가장 가까운 원자와 그다음으로 가까운 대각 방향의 원자까지 연결된 킹 그래프를 이룬다. 오른쪽은 킹 그래프와 킹 그래프상에서 최대독립집합의 해를 나타낸 모식도이다 >

연구를 주도한 안재욱 교수는 이번 연구를 통해 100큐비트급 양자컴퓨터를 활용한 난제 계산 결과 및 계산 프로그램을 모두 공개하여 그동안 양자컴퓨터에 접근이 어려웠던 연구자를 비롯한 많은 사람이 양자 컴퓨팅 연구에 참여할 수 있을 것으로 기대된다. 아울러, 고성능 양자컴퓨터 개발에 필요한 잡음 분석에도 연구팀이 계산한 데이터베이스가 활용될 수 있을 것이라 생각한다고 말했다. 

우리 대학 물리학과 김강흔, 박주영, 변우정 석박사통합과정, 김민혁 박사(고려대 물리학과 교수)가 참여한 해당 연구 결과는 국제 학술지 네이처(Nature) 자매지인 사이언티픽 데이터(Scientific data)’111권에 게재됐다. (논문명: Quantum computing dataset of maximum independent set problem on king lattice of over hundred Rydberg atoms). 

한편 이번 연구는 삼성미래기술재단과 한국연구재단의 지원으로 수행됐다.

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