한국전자통신연구원(ETRI)은 5일 양자 알고리즘을 양자 기계어로 더 빨리 변환하는 컴파일 원천기술을 개발했다고 밝혔다.

컴파일은 포트란이나 코볼 같은 고급 언어로 작성된 프로그램을 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어로 바꾸는 것을 뜻한다.

연구진은 양자 알고리즘 대부분이 사용하는 조건부 회전 게이트(Controlled-Rn)라는 기본적인 양자 연산에 대해 3가지 효율적인 컴파일 방법을 구현했다.

▲ ETRI 양자창의연구실 최병수 실장(왼쪽부터), 김태완 선임연구원, 백충헌 연구원이 양자컴퓨팅 소프트웨어 핵심기술을 시연하고 있다.

회전 게이트 숫자를 35개에서 21개로 줄여 간소화했고, 물리적 구조에 적합한 맞춤형 방식을 제안했다.

아울러 양자컴퓨터 동작 시간을 기존 17단계에서 5단계로 획기적으로 줄일 방법을 고안했다.

실제 양자컴퓨팅을 통해 간단한 연산(2＋3)을 명령하자 화면상에는 양자적으로 계산한 결과가 나왔다.

기존 양자 프로그래밍을 한 결과 1천364회를 작업했으나, ETRI 연구진이 개발한 컴파일 엔진을 쓰면 145회로 줄었다.

쉽고 빠르게 연산이 가능케 된 셈이다.

연구진은 오류 보정에 들어가는 부하량도 상당량 줄어들 것으로 내다봤다.

더 적은 큐비트(Qubit)와 게이트를 쓰기 때문이다.

큐비트는 양자역학적 수준에서 정의하는 용어다. 흔히 정보 기본단위로 쓰이는 비트와 구별되는 개념이다.

최병수 ETRI 양자창의연구실장(연구논문 교신저자)은 "양자 알고리즘을 양자 컴퓨터에서 실행할 때 필요한 세부 기술을 선점할 수 있을 것"이라며 "양자컴퓨팅 소프트웨어 기술 유효성을 검증해 양자컴퓨팅을 더 구체화해 나갈 계획"이라고 말했다.

ETRI는 이 기술의 핵심 내용을 미국 등에 특허출원 중이라고 설명했다.

연구는 과학기술정보통신부 정부출연금 사업으로 수행했다.

사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 실린 성과 논문의 제1 저자는 김태완 ETRI 초연결통신연구소 초연결원천연구본부 양자창의연구실 박사다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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