양자컴퓨터의 발전과 역사

양자컴퓨터의 개발
양자컴퓨터 개발에 있어 가장 선두 그룹으로는 IBM이 있다. 매년 IBM에서는 양자컴퓨터 개발로
드맵을 <표 1>과 같이 제시하고 있다. 해당 로드맵에 따른 최근의 발표는 2022년 11월 9일에
있었으며 이는 433큐비트 Osprey 양자컴퓨터에 대한 내용이다. IBM에서는 단일칩의 한계를
넘어서기 위해 양자칩을 다수로 연결하는 병렬화 방식을 통해 대규모 양자컴퓨팅 환경을 구축하
는 것을 목표로 하고 있다.

다만 IBM의 양자컴퓨터 개발 로드맵에서 한가지 간과하고 있는 사실이 있다면 대규모 양자 컴
퓨팅 시에는 많은 양자 에러가 발생하게 되며 이를 적절히 교정하지 못할 경우에는 정확한 연산
결과를 도출할 수 없다. 이러한 양자 에러와 밀접한 연관성이 있는 것이 바로 양자회로의 깊이
(depth)이다. 동일한 큐비트를 쓰는 경우에도 양자상태를 유지해야 하는 시간에 해당하는 회로의
깊이가 길어질수록 양자 오류는 증가하게 되고 이를 수정하기 위한 오류 정정(Quantum error

correction) 기술 발전이 점차 중요해지게 된다.

양자컴퓨팅 플랫폼
양자컴퓨팅 플랫폼은 양자컴퓨터 자원을 사용해서 양자 응용 프로그램을 구현 및 실행할 수 있
도록 하는 서비스를 의미한다. 아래에는 양자컴퓨팅 플랫폼을 살펴보도록 한다.
IBM Qiskit은 IBM에서 개발한 오픈소스 플랫폼으로, Jupyter Notebook과 연동한 Python 및
OpenQASM(Open Quantum Assembly Language)를 활용한 양자 알고리즘 구현이 가능하다. 특
히 국내에서 양자컴퓨팅 대회를 주기적으로 개최하며 활발히 Qiskit에 대한 대외홍보를 진행해나
가고 있다[6]. Goolge Cirq는 Google Quantum AI에서 제공하는 오픈소스 프레임워크이다.

기본적으로 Cirq는 Python 기반으로 동작하며, 회로 테스트를 위한 파동함수, 밀도 매트릭스용 시뮬
레이터를 포함하고 있다. ProjectQ는 취리히 공과대학교 연구팀에서 개발했으며 Amazon Braket,
Azure Quantum, IBM Qiskit, IonQ 등의 외부 플랫폼에 대한 백엔드를 지원한다. Amazon
Braket은 양자 하드웨어를 제공하는 업체가 보유한 양자 자원 및 기술을 사용할 수 있다.
Python을 기반으로 동작하며, Jupyter Notebook을 활용할 수 있다. Azure Quantum은
Microsoft에서 제공하는 클라우드 양자컴퓨팅 서비스이다. Azure Quantum은 자체적으로 제공하
는 개발 도구인 QDK(Quantum Development Kit)를 사용하며, Jupyter Notebook과 연동해서
Azure Quantum 서비스를 제공한다. Intel Quantum SDK는 양자 소프트웨어 개발 키트로
LLVM(Low Level Virtual Machine) 컴파일러를 사용하여 C++를 지원하기 위해 개발되었다.

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