IBM과 AMD, 양자·AI·HPC 융합한 차세대 컴퓨팅 개발 협력

IBM과 AMD는 오늘 양자 컴퓨터와 HPC(고성능 컴퓨팅)를 결합한 차세대 컴퓨팅 아키텍처인 양자 중심 슈퍼컴퓨팅(quantum-centric supercomputing) 개발 계획을 발표했다. IBM은 세계 최고 성능의 양자 컴퓨터 및 소프트웨어 개발에서의 리더십을, AMD는 HPC 및 AI 가속기 분야의 리더십을 바탕으로 확장 가능하고 오픈소스 기반의 플랫폼을 공동 개발해 컴퓨팅의 미래를 재정의하고자 한다.

양자 컴퓨팅은 정보를 표현하고 처리하는 방식에서 기존 컴퓨터와 완전히 다르다. 기존 컴퓨터는 0과 1의 비트로 정보를 처리하지만, 양자 컴퓨터는 양자역학의 법칙에 따라 정보를 표현하는 큐비트(qubit)를 사용한다. 이러한 특성은 신약 개발, 소재 탐색, 최적화, 물류 등 기존 컴퓨팅으로는 해결이 어려운 복잡한 문제(예:)에 대한 해결책을 탐색할 수 있는 풍부한 연산 능력을 제공한다.

IBM 회장 겸 CEO 아빈드 크리슈나(Arvind Krishna)는 “양자 컴퓨팅은 자연 세계를 시뮬레이션하고 정보를 완전히 새로운 방식으로 표현할 수 있다. IBM의 양자 컴퓨터와 AMD의 고성능 컴퓨팅 기술을 결합함으로써 기존 컴퓨팅의 한계를 뛰어넘는 강력한 하이브리드 모델을 구축할 수 있을 것”이라고 말했다.

AMD의 리사 수(Lisa Su) CEO는 “HPC는 세계의 주요 과제를 해결하는 기반이 된다. IBM과의 협력을 통해 고성능 컴퓨팅과 양자 기술의 융합을 모색함으로써, 우리는 혁신과 발견을 가속화할 수 있는 엄청난 기회를 마주하고 있다”고 밝혔다.

양자 중심 슈퍼컴퓨팅 아키텍처에서는 양자 컴퓨터가 CPU, GPU, 기타 컴퓨팅 엔진으로 구성된 HPC 및 AI 인프라와 함께 작동한다. 이 하이브리드 접근 방식에서는 문제의 각 요소를 가장 적합한 컴퓨팅 방식으로 해결한다. 예를 들어, 미래에는 양자 컴퓨터가 원자와 분자의 행동을 시뮬레이션하고, AI 기반의 슈퍼컴퓨터가 방대한 데이터 분석을 수행할 수도 있다. 이 기술들이 결합되면 현실 세계의 문제를 전례 없는 속도와 규모로 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

IBM과 AMD는 AMD의 CPU, GPU, FPGA(프로그래밍이 가능한 반도체)를 IBM의 양자 컴퓨터와 통합해 기존 컴퓨팅 방식으로는 해결할 수 없는 새로운 알고리즘을 효율적으로 가속화하는 방안을 모색하고 있다. 이는 IBM이 2030년까지 실현하고자 하는 오류 내성 양자 컴퓨터(fault-tolerant quantum computing) 로드맵에도 기여할 수 있다. AMD의 기술은 오류 내성 양자 컴퓨팅의 핵심 요소인 실시간 오류 수정 기능을 제공할 수 있는 가능성을 지니고 있다. 

양사는 올해 말 IBM의 양자 컴퓨터와 AMD 기술이 함께 작동하는 하이브리드 양자-클래식 연계 프로젝트 시연을 계획하고 있으며, IBM 키스킷(Qiskit)과 같은 오픈소스 생태계를 활용해 새로운 알고리즘 개발과 채택을 촉진하는 방안도 함께 검토 중이다.

IBM은 이미 양자와 기존 컴퓨팅의 통합을 위한 첫걸음을 내디뎠다. 일본 이화학연구소(RIKEN)와의 협력을 통해 IBM의 모듈형 양자 컴퓨터인 IBM 퀀텀 시스템 투(IBM Quantum System Two)를 세계 최고 수준의 슈퍼컴퓨터 후가쿠(Fugaku)와 직접 연결했으며, 미국 클리블랜드 클리닉(Cleveland Clinic), 스페인 바스크 정부, 록히드 마틴 등과의 협력을 통해 양자와 기존 컴퓨팅 자원을 결합해 기존 컴퓨터 단독으로는 해결할 수 없는 문제에 대한 유의미한 결과를 도출하고 있다.

AMD의 CPU와 GPU는 미국 에너지부 오크리지 국립연구소의 프론티어(Frontier) 슈퍼컴퓨터를 구동하며, 이는 공식적으로 엑사스케일(exascale) 성능을 돌파한 최초의 슈퍼컴퓨터이다. 또 AMD 에픽(EPYC™) CPU와 AMD 인스팅트(Instinct™) GPU 기술은 엘 캐피탄(El Capitan) 슈퍼컴퓨터에도 적용되어, AMD는 세계에서 가장 빠른 두 슈퍼컴퓨터[1]를 동시에 구동하는 기술력을 보유하고 있다. 이 외에도 AMD의 CPU, GPU, 오픈소스 소프트웨어는 전 세계 주요 기업과 클라우드 제공업체의 생성형 AI 솔루션에도 활용되고 있다.