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엔비디아는 롤스로이스(Rolls-Royce)와 양자 소프트웨어 회사인 클래지큐(Classiq)가 제트 엔진의 효율성을 더욱 높이기 위해 엔비디아(NVIDIA)의 양자 컴퓨팅 플랫폼을 사용하여 양자 컴퓨팅 혁신을 발표했다고 밝혔다.

롤스로이스와 클래지큐 양사는 엔비디아의 양자 컴퓨팅 플랫폼을 사용해 세계 최대 규모의 전산 유체 역학(CFD) 양자 컴퓨팅 회로를 설계하고 시뮬레이션했다. 해당 CFD 양자 컴퓨팅 회로는 39개의 큐비트로 1천만 레이어 깊이를 측정할 수 있다. 얕은 레이어 깊이의 회로만 지원하는 현재 양자 컴퓨터의 한계에도 불구하고 롤스로이스는 GPU를 사용해 양자 미래를 준비하고 있다.

롤스로이스는 이 새로운 회로를 CFD 내 양자 우위를 향한 여정에 사용할 계획이다. 이를 통해 고전 및 양자 컴퓨팅 방법을 모두 사용하는 시뮬레이션에서 제트 엔진 설계 성능을 모델링할 수 있다.

이러한 혁신은 항공 산업을 선도하는 롤스로이스가 보다 지속 가능한 항공을 통해 에너지 전환을 지원하는 최첨단 제트 엔진을 개발하는 데 있어서 매우 중요하다.

엔비디아의 하이퍼스케일 및 HPC 담당 부사장인 이안 벅(Ian Buck)은 “지구상에서 가장 복잡한 장치 중 하나인 제트 엔진을 설계하는 것은 비용이 많이 들고 계산적으로도 까다롭다. 롤스로이스는 엔비디아의 양자 컴퓨팅 플랫폼을 통해 이러한 문제를 정면으로 해결하는 동시에 보다 효율적인 제트 엔진 연구와 향후 개발을 가속화할 수 있는 잠재적 경로를 확보했다”고 말했다.

롤스로이스의 계산 과학 연구원 리 랩워스(Leigh Lapworth)는 “제트 엔진 설계라는 과제에 고전 컴퓨팅 방법과 양자 컴퓨팅 방법을 모두 적용하면 프로세스를 가속화하고 더욱 정교한 계산을 수행하는 데 도움이 될 것”이라고 전했다.

롤스로이스 파트너인 이스라엘의 클래지큐는 클래지큐의 합성 엔진을 사용해 회로를 설계한 뒤, 엔비디아® A100 텐서 코어 GPU를 사용해 시뮬레이션을 진행했다. 해당 프로세스의 속도와 규모는 엔비디아 쿠퀀텀(cuQuantum) 덕분에 가능했다. 엔비디아 쿠퀀텀은 양자 컴퓨팅 워크플로우를 가속화하기 위해 최적화된 라이브러리와 툴이 포함된 소프트웨어 개발 키트이다.


양자 컴퓨팅 가속화하는 엔비디아 그레이스 호퍼

엔비디아는 다양한 분야의 양자 연구 및 개발에서 획기적 발전을 가속화하기 위한 컴퓨팅 플랫폼을 제공한다. 엔비디아 호퍼™ 아키텍처(Hopper™ architecture) GPU의 획기적 성능과 엔비디아 그레이스 CPU의 다용도성을 결합한 엔비디아 그레이스 호퍼(Grace Hopper) 슈퍼칩은 대규모 양자 시뮬레이션 작업량을 위해 이상적으로 설계됐다.

또한 고속, 저지연의 엔비디아 NVLink®-C2C 인터커넥트는 슈퍼칩으로 구축된 기존 시스템을 양자 프로세서 또는 QPU에 연결하는 데 최적으로 활용할 수 있도록 한다. 노드당 총 600GB의 고속 액세스 가능 메모리를 갖춘 그레이스 호퍼는 양자 에코시스템이 이러한 시뮬레이션을 훨씬 더 큰 규모로 추진할 수 있도록 지원한다.

양자 미래로 가는 중요한 다리 역할을 하는 그레이스 호퍼는 DGX™ 퀀텀을 구동한다. DGX™ 퀀텀은 양자 컴퓨팅과 최신 클래식 컴퓨팅을 결합한 세계 최초의 GPU 가속 양자 컴퓨팅 시스템이다. 또한 엔비디아는 개발자에게 GPU와 QPU를 연결하는 강력한 오픈 소스 프로그래밍 모델인 엔비디아 쿠다(CUDA®) 퀀텀을 제공한다.


확장되는 엔비디아의 양자 생태계
현재 전 세계의 양자 컴퓨팅 연구의 대부분이 엔비디아 GPU에서 실행되고 있다.

유럽 최대 규모의 양자 컴퓨팅 시설 중 하나인 율리히(Jülich) 슈퍼컴퓨터 센터는 ISC에서 하이브리드 형식의 양자-고전 컴퓨팅 시스템의 중요성이 커지고 있음을 강조했다. 이어서 연구소는 엔비디아와 양자 컴퓨팅 연구소를 구축할 계획이라고 발표했다. 이 연구소는 개발자들이 쿠다 퀀텀과 같은 툴을 사용해 양자 컴퓨팅 분야를 발전시키는 데 도움을 줄 것으로 기대된다.

또한 ORCA 컴퓨팅은 머신 러닝을 위해 광자 양자 컴퓨터와 GPU를 결합한 쿠다 퀀텀을 통합한 최신 QPU 빌더이다. 널리 사용되는 두 가지 양자 머신 러닝 프레임워크인 텐서플로우(TensorFlow) 퀀텀과 토치(Torch) 퀀텀도 이제 쿠퀀텀을 통합한다. 현재 전 세계 대부분의 양자 컴퓨팅 소프트웨어는 엔비디아의 양자 플랫폼을 통해 GPU 가속화를 지원하고 있다.​
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