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•  NISQ 양자 컴퓨터의 한계를 극복하는 HPC 기반 양자 시뮬레이션 프레임워크
•  세계 최고 수준의 버클리 국립연구소와 협업으로 Perlmutter 슈퍼컴퓨터에서 확장성 검증
•  Nvidia cuQuantum 및 SOTA 성능을 최대 77배 개선

컴퓨터공학과 김성곤 교수 연구팀(Bigdata & HPC Lab)의 연구 결과가 시스템 성능 분석 분야의 최고 권위 국제학술대회인 ACM SIGMETRICS 2026(BK21 우수학회 3점)에 「ScaleQSIM: Scalable Quantum Simulation on Exascale HPC Systems」라는 제목으로 게재되었다. 본 연구는 김성곤 교수의 지도하에 김창종 박사과정이 제1저자로, 손이한 석사과정과 김승환 학부 연구생이 제2저자로 진행되었다.

SIGMETRICS는 매년 약 50편 내외의 논문만을 채택하는 ACM 주관 학회로, 올해 여름 세션에는 총 111편의 제출 논문 중 단 23편만이 최종 채택됐다.

양자 컴퓨팅은 미래 컴퓨팅 패러다임으로 주목받고 있지만, 현재의 NISQ(Noise Intermediate-Scale Quantum) 시스템은 신뢰도 낮은 출력과 높은 운영 비용이라는 한계를 지닌다. 이에 따라, 고성능 컴퓨팅(HPC)을 활용한 양자 시뮬레이션이 대안으로 떠오르고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 ScaleQSIM이라는 새로운 양자 시뮬레이션 프레임워크를 제안하였다. ScaleQSIM은 대규모 병렬 처리를 기반으로 양자 회로의 동작을 정밀하게 모사하며, 다양한 양자 알고리즘을 효율적으로 시뮬레이션할 수 있도록 설계되었다.

연구팀은 미국 로렌스 버클리 국립연구소(LBNL)의 Perlmutter 초고성능 컴퓨팅 시스템에서 ScaleQSIM의 확장성을 실험하였으며, 수십만 개의 코어를 활용한 시뮬레이션에서도 안정적인 성능을 입증하였다. 이는 양자 시뮬레이션의 실용화를 위한 기술적 기반을 마련한 것으로 평가된다. 

이번 연구는 복잡한 양자 회로를 고정밀도로 시뮬레이션할 수 있는 기술을 통해, 양자 알고리즘의 설계 및 검증, 그리고 양자-고전 하이브리드 시스템 개발에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 특히, 산업적 응용을 위한 대규모 확장성과 고성능의 균형을 확보함으로써, 양자 기술의 상용화 가능성을 크게 높였다.