AI 컴퓨팅 기술 분야의 선두주자인 엔비디아가 글로벌 파트너들과 함께 양자 컴퓨팅 확장을 위한 노력을 이어나가고 있다고 소개했다.
최근 양자 컴퓨팅은 분자 연구, 대규모 슈퍼컴퓨터 배치, 새로운 학술 프로그램을 통한 양자 분야 인재 구축 등 다양한 방면에서 진보하고 있다.
캐나다와 미국의 연구원들은 대규모 언어 모델(LLM)을 사용해 과학자들의 분자 탐구에 도움이 되는 양자 시뮬레이션을 단순화했다.
연구팀을 이끈 토론토 대학교(University of Toronto)의 화학 및 컴퓨터 과학 교수인 알란 아스푸루구직(Alan Aspuru-Guzik)은 “이 새로운 양자 알고리즘은 양자 알고리즘과 머신 러닝을 결합하는 새로운 길을 열었다"고 말했다.
이 연구에는 GPU와 CPU, QPU 양자 시스템 사용을 위한 하이브리드 프로그래밍 모델인 쿠다-Q(CUDA-Q)가 사용됐다. 연구팀은 엔비디아 H100 GPU 슈퍼컴퓨터인 에오스(Eos)에서 연구를 진행했다.
해당 연구를 통해 개발된 소프트웨어는 헬스케어, 화학과 같은 분야의 연구자들을 위해 사용될 전망이다. 아스푸루구직 교수는 3월 19일에 진행될 GTC 강연에서 이 연구에 대해 자세히 설명한다.
사기 사건 탐지를 위한 퀀텀 스케일
세계 최대 은행 중 하나인 HSBC의 연구원들은 디지털 결제에서 발생하는 사기 사건을 탐지할 수 있는 양자 머신러닝 애플리케이션을 설계했다.
HSBC의 양자 머신 러닝 알고리즘은 엔비디아 GPU를 사용해 무려 165큐비트(qubit)로 시뮬레이션을 할 수 있다. 일반적으로 연구 논문에 사용되는 큐비트는 양자 컴퓨팅에서 데이터를 처리하는 기본 계산 단위인 40 큐비트 정도이다.
HSBC는 대규모 양자 회로 시뮬레이션의 난제를 극복하기 위해 엔비디아 GPU에서 쿠다 퀀텀과 cu텐서Net(cuTensorNet) 소프트웨어로 구현된 머신 러닝 기술을 사용했다. HSBC의 양자 컴퓨팅 연구 과학자인 메케나 메트칼프(Mekena Metcalf)는 GTC 세션에서 자신의 연구를 발표할 예정이다.
양자 전문가 양성하기
엔비디아는 교육 분야에서 약 20개의 대학과 협력해 앞으로의 양자 시대를 대비한 차세대 컴퓨터 과학자를 양성하고 있다. 이러한 협업을 통해 쿠다 퀀텀을 중심으로 커리큘럼과 교재를 개발할 예정이다.
카네기 멜론 대학교(Carnegie Mellon University)의 연구 담당 부사장인 테레사 메이어(Theresa Mayer)는 "기존 컴퓨터와 양자 시스템 간의 격차를 해소하는 일이 컴퓨팅의 미래를 위해 중요하다. 엔비디아는 카네기 멜론 대학을 비롯한 고등 교육 기관과 협력해 학생과 연구자들이 이 새로운 하이브리드 환경을 탐색하고 자신의 뛰어난 역량을 발휘할 수 있도록 지원하고 있다"고 말했다.
엔비디아는 현직 개발자들이 최신 툴을 직접 사용해 볼 수 있도록 지난 2월에 열렸던 해커톤 행사 Q핵(QHack)을 공동 후원했다. 여기서 우승한 프로젝트는 인도 구르가온(Gurgaon)에 있는 양자 회사인 큐크리시(Qkrishi)의 고페쉬 다할레(Gopesh Dahale)가 개발했다. 이 프로젝트에는 향상된 배터리 설계에 중요한 소재를 시뮬레이션하는 알고리즘을 개발하기 위해 쿠다 퀀텀이 사용됐다.
세 개의 새로운 시스템
새롭게 구축되는 두 개의 시스템이 하이브리드 양자-클래식 컴퓨팅 에코시스템을 더욱 확장한다.
두 개의 시스템 중 일본 산업기술총합연구소(AIST)의 ABCI-Q는 양자 컴퓨팅 연구를 위해 사용되는 가장 큰 규모의 슈퍼컴퓨터 중 하나가 될 것이다. 이 슈퍼컴퓨터는 엔비디아 H100 GPU의 쿠다 퀀텀을 통해 이 분야의 발전을 위한 국가적 차원의 노력에 기여할 것으로 기대된다.
덴마크에서는 노보 노디스크 재단(Novo Nordisk Foundation)이 엔비디아 DGX 슈퍼팟(DGX SuperPOD)의 도입을 선도할 예정이다. 이 중 상당 부분이 국가 차원의 기술 발전 계획에 따라 양자 컴퓨팅 연구에 투입될 계획이다.
호주의 퍼시 슈퍼컴퓨팅 연구 센터(Pawsey Supercomputing Research Centre)는 새로운 시스템을 도입한다. 지난 2월 이 연구센터의 국립 슈퍼컴퓨팅 및 양자 컴퓨팅 혁신 허브에서 엔비디아 그레이스 호퍼 슈퍼칩(Grace Hopper Superchips)으로 쿠다 퀀텀을 실행할 것이라고 발표했다.
쿠다 퀀텀의 발전을 이끄는 파트너들
또 다른 소식으로는, 이스라엘의 스타트업 클래식(Classiq)이 GTC에서 쿠다 퀀텀 기술과 새롭게 결합한다는 계획을 발표했다. 클래식의 양자 회로 합성 기술은 고수준의 기능적 모델을 사용해 최적화된 양자 프로그램을 자동으로 생성할 수 있다. 따라서 연구자들이 오늘날의 양자 하드웨어를 최대한 활용하고 미래 알고리즘에 대한 작업 규모를 확장할 수 있게 됐다.
소프트웨어와 서비스 제공업체인 큐씨웨어(QC Ware)는 자사의 양자 화학 패키지인 프로메튬(Promethium)을 최근 발표된 엔비디아 퀀텀 클라우드(Quantum Cloud)와 통합하고 있다.
영국 양자 시스템 개발사인 ORCA 컴퓨팅(ORCA Computing)은 쿠다 퀀텀으로 자사의 포토닉스 프로세서에서 양자 머신 러닝을 실행한 결과를 발표했다. 또한 ORCA 컴퓨팅은 영국의 국립 양자 컴퓨팅 센터(National Quantum Computing Centre)의 양자 컴퓨팅 시험 환경 구축과 공급업체로 선정돼 쿠다 퀀텀을 사용하는 엔비디아 GPU 클러스터를 포함할 예정이다.
엔비디아와 양자 기술 선도업체인 인플렉션(Infleqtion)은 파트너십을 맺고 엔비디아 기반 슈퍼스택(Superstaq) 소프트웨어로 유럽 최대 규모의 사이버 방어 훈련에 최첨단 양자 기반 솔루션을 제공하기로 했다.
또한 양자 컴퓨팅을 위한 클라우드 기반 플랫폼인 큐브레이드(qBraid)가 개발자 환경에 쿠다 퀀텀을 통합하고 있다. 캘리포니아에 본사를 둔 블루큐빗(BlueQubit)은 블로그에서 자사의 연구와 GPU 서비스에 사용되는 엔비디아의 양자 기술이 어떻게 GPU에서 가장 빠르고 가장 큰 양자 에뮬레이션(emulation)을 제공하는지 설명했다.
[영상] 엔비디아에 대응하는 인텔 가우디3/AMD MI300/범클라우드 진영의 NPU/,그리고 AI 하드웨어 개발 흐름과 추세는? 
