NVIDIA, 보스턴에 양자 컴퓨팅 연구 센터 설립 발표

 

출처: Nvidia Blog blogs.nvidia.com

목차

• NVIDIA의 양자 컴퓨팅 연구 센터 발표 내용
• NVAQC의 주요 특징과 기능
• 연구 센터의 핵심 연구 분야
• 양자 컴퓨팅과 AI 슈퍼컴퓨터의 통합
• 양자 컴퓨팅 연구의 미래 영향

NVIDIA의 양자 컴퓨팅 연구 센터 발표 내용

2025년 3월 18일, NVIDIA는 GTC(GPU Technology Conference) 행사에서 보스턴에 양자 컴퓨팅 연구 센터를 설립한다고 공식 발표했습니다. 이 연구 센터는 'NVIDIA Accelerated Quantum Research Center(NVAQC)'라는 이름으로, 양자 컴퓨팅 기술 발전을 위한 최첨단 기술을 제공하는 것을 목표로 합니다.

 

NVIDIA의 창립자이자 CEO인 젠슨 황(Jensen Huang)은 "양자 컴퓨팅은 AI 슈퍼컴퓨터를 보강하여 신약 발견부터 재료 개발에 이르기까지 세계에서 가장 중요한 문제들을 해결할 것"이라고 밝혔습니다. 이어서 "CUDA-quantum 하이브리드 컴퓨팅을 발전시키기 위해 더 넓은 양자 연구 커뮤니티와 협력하여, NVIDIA 가속 양자 연구 센터는 대규모의 유용한 가속 양자 슈퍼컴퓨터를 만들기 위한 돌파구가 될 것"이라고 강조했습니다.

 

이 연구 센터는 2025년 말에 운영을 시작할 예정이며, 양자 하드웨어와 AI 슈퍼컴퓨터를 통합하여 '가속 양자 슈퍼컴퓨팅(accelerated quantum supercomputing)'이라 불리는 새로운 컴퓨팅 패러다임을 구현할 계획입니다.

 

NVAQC의 주요 특징과 기능

NVAQC는 양자 컴퓨팅의 가장 어려운 문제들을 해결하는 데 초점을 맞출 예정입니다. 이 연구 센터는 큐비트 노이즈(qubit noise) 문제부터 실험적 양자 프로세서를 실용적인 장치로 변환하는 과정까지 다양한 도전 과제를 다룰 것입니다.

주요 기술 인프라	기능 및 용도	기대 효과
NVIDIA GB200 NVL72 랙 스케일 시스템	양자 시스템의 복잡한 시뮬레이션 및 저지연 양자 하드웨어 제어 알고리즘 배포	양자 오류 수정에 필수적인 기술 개발
NVIDIA CUDA-Q™ 양자 개발 플랫폼	GPU와 QPU 하드웨어 통합 문제 해결	새로운 하이브리드 양자 알고리즘 및 응용 프로그램 개발
NVIDIA Quantum-2 InfiniBand 네트워킹 플랫폼	양자 컴퓨팅 연구 전용 576개의 NVIDIA Blackwell GPU 슈퍼컴퓨터 지원	대규모 양자 알고리즘 및 하드웨어 시뮬레이션 가능

 

NVAQC는 양자 컴퓨팅 응용 프로그램을 위해 배포된 가장 강력한 하드웨어로 평가받는 NVIDIA GB200 NVL72 랙 스케일 시스템을 활용할 예정입니다. 이 시스템은 양자 시스템의 복잡한 시뮬레이션을 가능하게 하고, 양자 오류 수정에 필수적인 저지연 양자 하드웨어 제어 알고리즘의 배포를 지원합니다.

 

또한 GPU와 QPU(Quantum Processing Unit) 하드웨어 통합의 과제를 해결하기 위해 NVIDIA CUDA-Q™ 양자 개발 플랫폼을 활용하여 연구자들이 새로운 하이브리드 양자 알고리즘과 응용 프로그램을 개발할 수 있도록 지원할 것입니다.

 

 

연구 센터의 핵심 연구 분야

NVAQC는 양자 컴퓨팅의 여러 중요한 도전 과제를 해결하기 위한 연구에 초점을 맞출 예정입니다. 이 연구 센터의 핵심 연구 분야는 양자 컴퓨팅의 실용화를 앞당기는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

 

가장 중요한 연구 분야 중 하나는 양자 오류 수정(quantum error correction)입니다. 양자 컴퓨터는 외부 간섭에 매우 민감하여 오류가 발생하기 쉽기 때문에, 이러한 오류를 감지하고 수정하는 기술은 실용적인 양자 컴퓨팅을 위해 필수적입니다. MIT의 EQuS 그룹은 NVAQC를 활용하여 양자 오류 수정 기술을 개발할 예정이며, QuEra는 NVIDIA와 협력하여 새롭고 개선된 양자 오류 수정 코드를 찾는 연구를 가속화할 것입니다.

 

또 다른 중요한 연구 분야는 양자 하드웨어와 AI 슈퍼컴퓨팅의 통합입니다. 유용한 양자 하드웨어를 실행하는 경로에서 가장 큰 장애물 중 하나는 양자 하드웨어와 AI 슈퍼컴퓨팅의 통합입니다. 양자 오류 수정에 필요한 디코딩은 수백만 개의 큐비트에서 데이터를 양자 및 클래식 하드웨어 간에 초저지연으로 전송할 수 있는 경우에만 작동할 수 있습니다. Quantum Machines는 NVAQC에서 NVIDIA와 협력하여 양자 프로세서와 GB200 슈퍼칩 간의 빠르고 고대역폭 인터페이스를 지원하는 새로운 컨트롤러 기술을 개발할 예정입니다.

 

하이브리드 양자 알고리즘 및 응용 프로그램 개발도 중요한 연구 분야입니다. 대부분의 유용한 양자 알고리즘은 클래식 및 양자 컴퓨팅 리소스를 동등하게 활용하므로, 궁극적으로 두 종류의 하드웨어를 통합하는 가속 양자 슈퍼컴퓨터가 필요합니다. NVAQC는 이러한 하이브리드 알고리즘을 개발하고 개선하기 위한 연구에 필요한 이종 컴퓨팅 인프라를 제공할 것입니다.

출처: Nvidia blog

양자 컴퓨팅과 AI 슈퍼컴퓨터의 통합

NVAQC의 핵심 목표 중 하나는 양자 처리 장치(QPU)를 AI 슈퍼컴퓨터에 통합하는 것입니다. 이러한 통합은 새로운 응용 프로그램 개발, 미래 양자 하드웨어 실행에 중요한 돌파구 확보, 양자 오류 수정 및 장치 제어 개발을 가능하게 할 것입니다.

통합 기술 영역	현재 도전 과제	NVAQC의 접근 방식	예상 성과
양자 오류 수정 디코딩	복잡한 계산과 저지연 처리 요구	AI 슈퍼컴퓨팅을 활용한 디코딩 가속화	저지연, 병렬화, AI 강화 디코더 개발
하드웨어 인터페이스	양자-클래식 하드웨어 간 데이터 전송 지연	새로운 컨트롤러 기술 개발	양자 프로세서와 GB200 슈퍼칩 간 고대역폭 인터페이스
하이브리드 알고리즘	양자 및 클래식 리소스 효율적 활용 어려움	CUDA-Q 플랫폼을 통한 하이브리드 개발 환경	실용적인 양자 알고리즘 개발 가속화

 

 

양자 컴퓨팅 연구의 미래 영향

NVAQC의 연구는 다양한 산업 분야에 혁신적인 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 특히 신약 개발, 재료 과학, 기후 모델링, 금융 분석 등의 분야에서 중요한 발전을 이끌어낼 것으로 기대됩니다.

 

신약 개발 분야에서는 양자 컴퓨팅을 통해 분자 구조와 상호작용을 더 정확하게 시뮬레이션할 수 있어, 신약 발견 과정을 크게 가속화할 수 있습니다. 재료 과학 분야에서는 새로운 소재의 특성을 예측하고 설계하는 데 양자 컴퓨팅이 중요한 역할을 할 것입니다. 특히 초전도체, 배터리 기술, 촉매 등의 개발에 혁신을 가져올 수 있습니다.

 

기후 모델링 분야에서는 양자 컴퓨팅을 통해 더 복잡하고 정확한 기후 시뮬레이션이 가능해져, 기후 변화 예측과 대응 전략 수립에 도움이 될 것입니다. 금융 분야에서는 복잡한 포트폴리오 최적화, 리스크 분석, 사기 탐지 등에 양자 컴퓨팅을 활용할 수 있습니다.

• 신약 개발 가속화: 분자 상호작용의 정확한 시뮬레이션을 통한 신약 발견 시간 단축
• 첨단 재료 개발: 새로운 소재의 특성 예측 및 설계 능력 향상
• 기후 모델링 정확도 향상: 더 복잡하고 정확한 기후 시뮬레이션 가능
• 금융 분석 혁신: 복잡한 금융 모델링 및 최적화 문제 해결
• 인공지능 발전: 양자 머신러닝을 통한 AI 알고리즘 성능 향상
• 사이버 보안 강화: 양자 암호화 기술을 통한 보안 시스템 개선

 

 

NVIDIA의 양자 컴퓨팅 연구 센터는 이러한 분야에서의 혁신을 가속화하고, 양자 컴퓨팅의 실용적 응용을 앞당기는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 특히 AI와 양자 컴퓨팅의 통합은 두 기술의 장점을 결합하여 더 강력한 컴퓨팅 패러다임을 만들어낼 것으로 기대됩니다.

 

Quantinuum, Quantum Machines, QuEra Computing, IonQ 등의 양자 컴퓨팅 기업들과 하버드 양자 이니셔티브, MIT 공학 양자 시스템 그룹 등 학술 기관들이 주요 협력 파트너로 참여합니다. 이 연구는 신약 개발, 재료 과학, 기후 모델링, 금융 분석 등 다양한 산업 분야에 혁신적인 영향을 미칠 것으로 기대됩니다