퀀싸이언트와 해이쿠, 혁신적 양자 CFD 알고리즘 발표…산업 솔루션 가능성 열어

양자 컴퓨팅 기업인 퀀싸이언트(Quanscient Oy)와 해이쿠(Haiqu Inc.)는 오늘 새로운 양자 컴퓨팅 알고리즘을 발표했다. 이 알고리즘은 양자 하드웨어에서 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 더욱 실용적으로 만드는 목적을 가지고 있다. IBM의 최대 양자 컴퓨터인 IBM Heron R3에서 개발 및 테스트된 이 알고리즘은 복잡한 CFD 시뮬레이션을 실행하는 데 필요한 큐비트 수를 줄여, 미래의 산업 규모 솔루션을 위한 실행 가능한 경로를 보여준다.

CFD는 항공기 디자인, 자동차 엔지니어링 및 에너지 시스템과 같은 분야에서 공기, 물 및 기타 유체의 거동을 모델링하는 데 사용된다. 이는 시뮬레이션과 제품 테스트 워크플로의 핵심 부분이고, 고성능의 클래식 슈퍼컴퓨터에서도 높은 처리능력과 시간이 요구된다.

퀀싸이언트와 해이쿠의 새로운 접근 방식은 양자 시스템에서 CFD 작업을 실행할 때 가장 큰 장벽 중 하나인 하드웨어 자원 요구를 줄인다. 알고리즘은 복잡한 시뮬레이션을 수행하는 데 필요한 큐비트와 계산 작업 수를 줄여, 현재 제한된 양자 장치에서 유체 흐름 계산을 더욱 실용적으로 실행할 수 있게 한다. 이는 시간이 지나면서 보다 산업적으로 관련 있는 시스템으로의 잠재적 경로를 제공한다.

이번 접근법의 핵심은 기업들이 '단계별 간소화된 LBM'이라고 부르는 OSSLBM 프레임워크에 있다. 해당 방법은 유체 시뮬레이션이 양자 하드웨어에 매핑되는 과정을 간소화해, 비선형 시뮬레이션을 여러 단계에 걸쳐 수행할 수 있게 한다.

하이쿠의 미들웨어와 런타임 레이어는 벤치마크를 가능하게 하는 데 중요한 역할을 했다. 이는 회로 깊이를 줄이고, 알고리즘 서브루틴을 개선하며, 목표 에러 감소 기술을 적용하는 등의 기여를 했다. 이러한 모든 요소가 현재 양자 장치에서 실행하기 어려운 다단계 워크플로를 지원하고 있다.

퀀싸이언트의 수석 과학자인 발테리 라티넨은 "CFD는 가장 계산적으로 어려운 시뮬레이션 분야 중 하나로, 세계의 주요 부문에 큰 영향을 미친다"며, "양자 컴퓨터는 클래식 컴퓨터에서 다룰 수 없는 더 복잡한 시뮬레이션을 가능케 할 미래 경로를 제시할 수 있다"고 말했다.

연구자들은 이 작업이 양자 컴퓨터에서 유체 시뮬레이션을 수행하는 방식을 재구성하는 새로운 알고리즘 프레임워크를 나타낸다고 주장한다. 이 알고리즘은 복잡한 계산 시퀀스를 간단하고 효율적인 양자 하드웨어에 맞춘 프로세스로 변환한다고 한다.

하이브리드 양자-클래식 OSSLBM은 현재의 하드웨어에서 실행될 수 있으며, 단순한 선형 데모를 넘어 보다 현실적인, 엔지니어링 관련 양자 유체 시뮬레이션으로 나아가는 실용적인 경로를 제시한다. 이는 양자 시스템이 계속 성숙함에 따라 가능할 전망이다.