퀀티뉴엄, 수학 난제 '존스 다항식' 양자 알고리즘 계산퀀티뉴엄(Quantinuum)이 양자컴퓨터를 활용해 위상수학 분야에서 난제로 꼽힌 매듭 이론(knot theory)을 양자 알고리즘으로 계산하는 데 성공했다.이는 그동안 이론으로만 존재하던 알고리즘이 처음으로 실제 양자 하드웨어에서 구현된 사례다. 처음으로 양자컴퓨터가 단순 성능평가가 아닌 실제 의미 있는 수학 문제를 다룰 수 있음을 실험적으로 보여준 사례라는 평가다.12일 퀀티뉴엄은 '적은 양자 연산으로, 더 큰 이점(Less Quantum, More Advantage)'이라는 논문을 아카이브에 게재했다.퀀티뉴엄의 H2 양자 프로세서(이미지=퀀티뉴엄)해당 논문은 양자컴퓨터 H2-2를 활용해 매듭 이론의 핵심 계산 문제인 존스 다항식(Jones Polynomial)을 계산한 결과를 담고 있다. 퀀티뉴엄은 이를 통해 매듭의 위상학적 특성을 구별해내는 데 성공했다고 밝혔다.네이처 등 과학전문 저널은 해당 연구가 단순한 속도 평가나 샘플링 테스트를 넘어 양자컴퓨터가 실제로 복잡한 수학 문제를 해결하는 데 사용될 수 있다는 가능성을 보여준 첫 사례 중 하나로 주목했다.매듭 이론은 한 줄의 폐곡선이 3차원 공간에서 어떻게 엉킬 수 있는지를 수학적으로 분석하는 분야다. 이때 매듭의 구조를 정량적으로 구별하기 위해 사용되는 대표적인 계산식이 바로 존스 다항식이다.매듭의 교차 방식에 따라 계산되는 이 다항식은 수학, 물리학, 생물학을 비롯해 DNA 구조 분석에서도 핵심적인 역할을 한다.다만 이 다항식을 계산하는 과정은 매우 복잡하다. 특히 매듭의 교차점 수가 많아질수록 경우의 수는 기하급수적으로 증가하며, 존스 다항식을 정확히 계산하는 문제는 #P-하드(#P-hard)로 분류된다. 고전 컴퓨터로는 실용적인 시간 내에 해답을 구하기 어려운 문제라는 뜻이다.퀀티뉴엄은 이번에 해당 알고리즘을 실제 하드웨어에 맞춰 구현하고, 교차점이 최대 600개에 이르는 복잡한 매듭의 존스 다항식을 계산하는 데 성공했다. 연구진은 매듭의 교차 패턴을 양자 연산 시퀀스로 변환하는 알고리즘을 구축하고 이를 양자컴퓨터 H2-2에서 실행해 측정된 확률값을 바탕으로 다항식 근사값을 추출했다고 밝혔다.논문에 따르면 이 과정에서 최대 16개의 큐비트와 340개의 2-큐비트 양퀀티뉴엄, 수학 난제 '존스 다항식' 양자 알고리즘 계산퀀티뉴엄(Quantinuum)이 양자컴퓨터를 활용해 위상수학 분야에서 난제로 꼽힌 매듭 이론(knot theory)을 양자 알고리즘으로 계산하는 데 성공했다.이는 그동안 이론으로만 존재하던 알고리즘이 처음으로 실제 양자 하드웨어에서 구현된 사례다. 처음으로 양자컴퓨터가 단순 성능평가가 아닌 실제 의미 있는 수학 문제를 다룰 수 있음을 실험적으로 보여준 사례라는 평가다.12일 퀀티뉴엄은 '적은 양자 연산으로, 더 큰 이점(Less Quantum, More Advantage)'이라는 논문을 아카이브에 게재했다.퀀티뉴엄의 H2 양자 프로세서(이미지=퀀티뉴엄)해당 논문은 양자컴퓨터 H2-2를 활용해 매듭 이론의 핵심 계산 문제인 존스 다항식(Jones Polynomial)을 계산한 결과를 담고 있다. 퀀티뉴엄은 이를 통해 매듭의 위상학적 특성을 구별해내는 데 성공했다고 밝혔다.네이처 등 과학전문 저널은 해당 연구가 단순한 속도 평가나 샘플링 테스트를 넘어 양자컴퓨터가 실제로 복잡한 수학 문제를 해결하는 데 사용될 수 있다는 가능성을 보여준 첫 사례 중 하나로 주목했다.매듭 이론은 한 줄의 폐곡선이 3차원 공간에서 어떻게 엉킬 수 있는지를 수학적으로 분석하는 분야다. 이때 매듭의 구조를 정량적으로 구별하기 위해 사용되는 대표적인 계산식이 바로 존스 다항식이다.매듭의 교차 방식에 따라 계산되는 이 다항식은 수학, 물리학, 생물학을 비롯해 DNA 구조 분석에서도 핵심적인 역할을 한다.다만 이 다항식을 계산하는 과정은 매우 복잡하다. 특히 매듭의 교차점 수가 많아질수록 경우의 수는 기하급수적으로 증가하며, 존스 다항식을 정확히 계산하는 문제는 #P-하드(#P-hard)로 분류된다. 고전 컴퓨터로는 실용적인 시간 내에 해답을 구하기 어려운 문제라는 뜻이다.퀀티뉴엄은 이번에 해당 알고리즘을 실제 하드웨어에 맞춰 구현하고, 교차점이 최대 600개에 이르는 복잡한 매듭의 존스 다항식을 계산하는 데 성공했다. 연구진은 매듭의 교차 패턴을 양자 연산 시퀀스로 변환하는 알고리즘을 구축하고 이를 양자컴퓨터 H2-2에서 실행해 측정된 확률값을 바탕으로 다항식 근사값을 추출했다고 밝혔다.논문에 따르면 이 과정에서 최대 16개의 큐비트와 340개의 2-큐비트 양자 게이트를 포함한 회로가 사용됐으며, 다양한 종류의 에러 완화 기법이 적용됐다.대표적으로 양자
