미국 에너지부는 인공지능 기반 양자 응용 프로그램 개발에 중점을 둔 제네시스 미션 1단계 프로젝트 사업자로 IBM을 선정했습니다. IBM은 향후 5년간 에너지부 산하 국립 연구소 및 협력 기관에 최대 5천만 달러 상당의 IBM 양자 시스템 이용 기회를 제공할 계획입니다.
제네시스 미션은 인공지능, 기존 고성능 컴퓨팅, 양자 컴퓨팅, 과학 기기 및 연구 데이터를 통합하는 국가 과학 컴퓨팅 프레임워크를 구축하는 사업입니다. IBM의 선정으로 제네시스 미션 사업 제안 요청 절차의 첫 번째 프로젝트들에 양자 컴퓨팅 요소가 추가되었습니다.
이 연구는 미국 에너지부(DOE)가 오크리지 국립연구소(ORL)에 구축할 예정인 컴퓨팅 인프라를 보완합니다. 앞서 보도된 바와 같이, AMD의 Lux 시스템은 최초의 완전 가동 가능한 Genesis Mission 플랫폼이 될 것으로 예상되며, 자금 지원을 받은 프로젝트들은 2026년 10월부터 이를 활용하기 시작할 예정입니다. Lux는 AMD Instinct MI355X GPU, EPYC CPU, 그리고 Pensando 네트워킹을 결합하여 AI 서비스, 기존 고성능 컴퓨팅(HPC) 워크로드, 시뮬레이션, 그리고 데이터 집약적인 연구 워크플로우를 지원합니다. IBM의 기여는 기존 시스템과 AI만으로는 충분하지 않은 워크로드에 양자 컴퓨팅 자원을 포함하도록 해당 모델을 확장하는 데 중점을 두고 있습니다.
AI 기반 양자 응용 프로그램 개발
IBM의 1단계 프로젝트는 양자 컴퓨팅 응용 프로그램을 식별하는 역방향 워크플로를 연구할 것입니다. 과학적 문제에서 시작하여 양자 알고리즘을 찾는 대신, IBM은 알려진 양자 알고리즘에서 출발하여 인공지능 연구 보조 도구를 활용해 알고리즘의 요구 사항을 충족하는 과학적 문제를 기존 문헌에서 찾아낼 계획입니다.
이 시스템은 연구 논문을 검토하고, 문제에 적용 가능한 알고리즘을 식별하고, 사람이 정의한 기준에 따라 평가한 후, 연구자들이 검토할 수 있도록 설명을 제공합니다. 목표는 과학 문헌 조사에 소요되는 수작업을 줄이고, 기존 방식으로는 놓칠 수 있는 응용 분야 후보를 발굴하는 것입니다.
미국 에너지부(DOE)의 1단계 지원금은 대규모 자금 지원 및 배포에 앞서 연구 워크플로우를 구축하고 테스트하기 위한 것입니다. 연구팀은 인공지능 기반 접근 방식이 발견 속도를 높이고, 예측 정확도를 향상시키며, 실험 워크플로우를 개선하거나, 새로운 연구 기회를 발굴하는 데 도움이 되는지 평가할 것입니다.
미국 에너지부 연구소에서 양자 시스템을 이용할 수 있습니다.
IBM은 156큐비트 IBM 퀀텀 헤론과 120큐비트 IBM 퀀텀 나이트호크를 포함한 시스템을 미국 에너지부 산하 국립 연구소와 연구 파트너들에게 제공할 것이라고 밝혔습니다. 또한, 연구소의 기존 인공지능(AI) 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 환경에 양자 하드웨어를 통합하는 데 필요한 기술 지원도 제공할 예정입니다.
IBM은 15개의 양자 시스템을 운영하고 있으며 전체 시스템의 가동률이 97% 이상이라고 보고했습니다. 최신 Nighthawk 아키텍처는 120개의 프로그래밍 가능한 큐비트를 포함하고 5,000개 이상의 양자 연산을 지원하며 초당 최대 100,000만 개의 회로를 처리할 수 있습니다.
이 프로그램의 실질적인 가치는 양자 하드웨어 자체보다는 워크플로 통합에 달려 있습니다. 양자 시스템은 선택적으로 사용될 가능성이 높으며, 인공지능은 광범위한 연구 영역을 좁히고 기존의 GPU 가속 슈퍼컴퓨터는 시뮬레이션 및 데이터 처리를 담당할 것입니다. 그런 다음 양자 프로세서는 기존 방식으로는 효율적으로 모델링하기 어려운 특정 작업 영역에 집중될 수 있습니다.
용융염 연구가 그 모델을 설명한다
IBM은 이러한 접근 방식의 예로 오크리지 국립 연구소 및 클리블랜드 클리닉과의 최근 협력 사례를 들었습니다. 이들 기관은 양자 중심 워크플로우를 사용하여 핵융합 에너지 시스템용 삼중수소 연료 생산과 관련된 용융염을 연구했습니다.
AI 에이전트는 약 70년에 걸친 연구 자료를 보유한 ORNL의 용융염 연구 아카이브에서 후보 물질을 검색하고 선별했습니다. GPU 가속 슈퍼컴퓨터는 최종 후보로 선정된 물질들을 모델링했고, 양자 컴퓨터는 시뮬레이션에서 가장 계산이 복잡한 부분에 활용되었습니다.
이러한 업무 분담은 제네시스 미션의 보다 광범위한 접근 방식과 일맥상통합니다. Lux는 시뮬레이션, 디지털 트윈, 자율 실험실 환경 및 지속적인 AI 서비스를 포함한 통합 AI 및 HPC 워크플로우를 위한 단기 플랫폼을 제공할 것으로 기대됩니다. IBM의 프로젝트는 적절한 과학적 응용 프로그램이 등장함에 따라 이러한 워크플로우에 연결할 수 있는 추가 리소스로 양자 컴퓨팅을 도입합니다.
제네시스 미션 로드맵에는 2028년 오크리지 국립연구소(ORNL)에 설치될 예정인 엑사스케일급 시스템인 디스커버리도 포함되어 있습니다. 디스커버리는 6세대 AMD EPYC "베니스" CPU , AMD Instinct MI430X GPU, 그리고 DAOS 스토리지를 탑재한 HPE Cray 플랫폼을 사용할 것으로 예상됩니다. 럭스, 디스커버리, 그리고 관련 양자 컴퓨팅 자원들은 인공지능, 고성능 컴퓨팅, 데이터, 그리고 새로운 컴퓨팅 아키텍처를 과학 연구 워크플로우에 점진적으로 통합하는 데 중점을 둔 미국 에너지부(DOE)의 전략을 보여줍니다.
IBM은 이미 로렌스 버클리, 오크리지, 로스앨러모스를 포함한 미국 에너지부 산하 연구소들과 협력하고 있습니다. 제네시스 미션 프로젝트는 국립 연구소에 구축되고 있는 인공지능 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 인프라와 더불어 양자 컴퓨팅이 측정 가능한 가치를 제공할 수 있는 분야를 평가하는 또 다른 길을 공식화합니다.
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