[index]
서론
- 양자컴퓨팅의 기술적 한계
본론
- 마이크로소프트사의 AI와 양자를 결합한 두 가지 서비스
2-1. 2-1. 신소재 개발속도의 혁신적 향상, 애저 퀀텀 엘리먼트
2-2.복잡한 개념에 대한 답변을 제공하는, 애저 퀀텀 코파일럿- 어떻게 양자를 ai에 이용했을까?
결론
- 내용 정리
서론
1.양자컴퓨팅의 기술적 한계
지난 포스팅에서 양자컴퓨팅의 현재 직면한 기술적 문제와 IBM의 오류완화에 대해 다뤘다.
기술적 한계는 아래와 같았다.
양자컴퓨팅은 컴퓨터의 기존 연산인 비트연산을 사용하지 않고, 양자연산인 큐비트연산을 사용하기 때문에 .
큐비트연산은 특성상 중첩과 얽힘현상으로 정보가 매우 민감하게 결합되어 있기 때문에 결잃음이 발생하기 쉽다는 것을 알 수 있었다.
다시말해, 양자의 움직임과 보존은 매우 복잡하고 까다로워 현재 기술로 오류를 제어하기 힘들다는 것이다.
이러한 오류를 딛고 IBM에서는 이글이라는 양자컴퓨팅 오류를 완화 프로세스를 제안했고, 한 물리학자가 제안한 슈퍼컴퓨터도 풀지못하는 문제를 최근 23년6월 1/1000초만에 풀어내 네이처지에 실리게 되었다.
이번 포스팅에서는 양자컴퓨팅과 ai가 적용된 '애저 퀀텀 엘리먼트', '애저 퀀텀 코파일럿'에 대해 설명하고,
마이크로소프트는 기존 양자컴퓨팅의 오류완화를 어떤 방식으로 접근했는지에 대해 알아보고자 글을 작성했다.
본론
2. 마이크로소프트사의 AI와 양자를 결합한 두 가지 서비스
2-1. 신소재 개발속도의 혁신적 향상, 애저 퀀텀 엘리먼트(Azure Quantum Elements)
사진은 사티아 나델라 CEO의 온라인 브리핑 모습(사진:영상 갈무리)
출처 : 인공지능신문(https://www.aitimes.kr)
사티아 나델라 마이크로소프트 CEO겸 이사회 의장은 23년6월21일,
마이크로소프트사는 신소재 개발 속도를 상승시켜줄 애저 퀀텀 엘리먼트와
양자기술에 인공지능(AI)을 적용한 ‘애저 퀀텀 코파일럿(Copilot in Azure Quantum)’을 소개했다.
사진은 애저 퀀텀 개발 랩(lab)의 저온 유지 장치(cryostat)
애저 퀀텀 엘리먼트는 아래 세가지 기술의 융합이다.
1. 고성능 컴퓨팅(HPC, High-performance computing)
2. AI
3. 양자컴퓨팅의 최신 혁신 기술
이 기술은 아래와 같은 결과를 기대하고 있다.
- 과학자들의 제품 생산에 필요한 복잡한 반응에 대한 이해를 돕고,
이를 통해 신소재를 찾는 검색 공간을 수천개에서 수천만개까지 확장할 수 있다.
또한 특정 화학 시뮬레이션 속도를 50만배까지 높일 수 있다. ( 이는 1년을 1분으로 압축한 수준 )
- R&D 파이프라인을 가속화하여 혁신 제품을 더 빠르게 시장에 출시
2-2. 복잡한 개념에 대한 답변을 제공하는, 애저 퀀텀 코파일럿
애저 퀀텀 코파일럿은
과학자가 사용 중인 도구와 완전히 통합된 클라우드 슈퍼컴퓨팅과 고급AI, 양자 패브릭을 기반으로 한 복잡한 작업을 수행할 수 있다.
기본적인 계산과 시뮬레이션 생성, 데이터 쿼리 및 시각화, 복잡한 개념에 대한 가이드 답변 등을 지원한다.
특히 화학 및 재료 과학을 탐구할 수 있도록 설계됐는데 양자컴퓨팅 학습과 양자컴퓨터용 코드 작성을 돕는다
양자컴퓨팅 구현단계는 기초, 회복탄력, 확장으로 이루어져있다.
- 기초단계(Foundational)
노이즈가 있는 물리적 큐비트에서 실행되는 양자시스템 - 회복탄력단계(Resilient)
안정적인 논리적 큐비트에서 작동하는 양자시스템 - 확장단계(Scale)
기존 슈퍼컴퓨터에서 다루지 못한 중요한 문제를 해결할 수 있는 양자 슈퍼컴퓨터 단계
rQOPS (reliable Quantum Operations Per Second) 란?
MS가 제시한 슈퍼컴퓨터 성능측정기준.
MS는 물리적‧논리적 큐비트 단위를 계산하는 방식에 있어 위와 같ㅇ은 새로운 기준을 제시했다.
3. 어떻게 양자를 ai에 이용했을까?
MS는 마요라나 반입자를 생성하고 제어하는 기술을 적용했다.
마이크로소프트는 미국물리학회(American Physical Society) 저널 상호심사를 거친 데이터를 발표했다. 이에 따르면 이제 마요라나(Majorana) 준입자를 생성하고 제어할 수 있게 됐다.
마요라나(Majorana) 준입자란?
마요라나 페르미온이라고도 불린다.
반입자가 자기자신인 페르미온이며, 미지의 입자로 알려져있다.
극성을 띄지 않기 때문에 다른 물질과 상호작용 할 가능성이 낮다. 따라서 작은 외부조건에도 영향을 받을 수 있는 양자컴퓨팅에 적합한 안정성을 지닌 입자이다.
물질과 반물질은 충돌하면 에너지의 형태로 사라지게 되는데, 이 경계에 있는 마요라나 준입자(반입자)는 우주의 70% 이상을 형성할 것으로 고려되는 암흑 물질을 구성할 것이라고 추정되었다.
특히 비경로 종속적인 특성을 가지고있는데, 이러한 성질이 양자컴퓨팅의 얽힘 현상을 해결할 것으로 보인다.
이러한 안정성으로 인해 마요라나 준입자들은 양자 컴퓨터의 구축 블록으로서 적합하다고 생각되고 있다.
결론
4. 내용 정리
- 마이크로소프트사의 퀀텀 애저 엘리멘트리, 퀀텀 애저 코파일럿에 대해 기사를 접하게 되었다.
- 퀀텀 애저 엘리멘트리는 양자&ai&HPC(high-performance-computing) 기술의 집약체로, 화학 및 신소재 분야의 연구시간을 극적으로(수천~수만배) 단축 시킬 가능성이 있다.
- 퀀텀 애저 코파일럿은 양자컴퓨팅 학습과 양자컴퓨터용 코드 작성을 돕는다.
- 이러한 기술은 마요라나 반입자를 생성하고 제어하는 방식으로 구현할 수 있었다.
- 마요라나 반입자는 극성이 없어 다른 물질과 상호작용이 적기때문에 환경에 민감한 양자컴퓨팅에 적합하다.
- 마요라나 반입자는 2017년 처음으로 관측되었음에도 불구하고 생성하고 제어가능한 수준까지 왔다.
마이크로소프트사가 하드웨어로 보호되는 새로운 큐비트 엔지니어링을 위한 목표를 잘 수행하고 있는 것으로 보인다.
이는 마이크로소프트사가 제시한 세 단계의 양자컴퓨팅 실현 정도에 있어 첫 번째 이정표를 달성했음을 의미한다.
