2018.08.28

IBM 오픈소스 양자컴퓨팅 프레임워크 '퀴스킷'을 아시나요?

Tamlin Magee | Computerworld UK
연구원, 과학자, 학자, 커뮤니티 참여자, 기업가 등 모든 그룹이 클라우드에서 실제 양자컴퓨팅에 접근할 수 있도록 하는 IBM의 양자컴퓨팅 프로그램에 기초한 오픈소스 프레임워크인 퀴스킷(Qiskit)의 커뮤니티에 참여하고 있다.

퀴스킷(Qiskit : Quantum Information Science Kit)이 개발된 지 1년이 조금 넘었으며 양자컴퓨터를 (처음으로) 클라우드에 적용하여 연구원과 개발자가 거의 완전히 새로운 컴퓨팅 분야를 체험하도록 하는 프로그램인 IBM 퀀텀 익스피리언스(Quantum Experience, 줄여서 IBM Q 익스피리언스)도 추가되었다.



Q 익스피리언스 출시 후 커뮤니티 참여자들은 실제 양자컴퓨터를 이용해 게임을 개발하고 음악을 작곡했지만 과학자와 연구원들은 큐비트를 사용해 이전에는 해결하기가 너무 어려웠던 문제들을 해결하기 시작했다.

IBM의 연구원 알리 자바디에 따르면, Q 익스피리언스는 기본적으로 사람들이 실제 양자 하드웨어에서 실행할 작업을 전송할 수 있도록 하는 API다. 자바디는 "Q 익스피리언스가 표현의 편의성을 위한 파이썬 인터페이스지만 초기 버전보다 훨씬 확장되었다. 다양한 사람들이 양자컴퓨터에 접근하도록 하는 것이 중요한 목표다"고 말했다.

자바디는 해당 분야에서 다양한 사람들이 양자에 관심을 가질 수밖에 없다고 밝혔다. IBM조차도 이런 양자 실험의 향방에 대해 확신할 수 없는 새로운 개발 방식이다. (극단적으로) 쉽게 말해서 2개의 2진수 상태(1과 0)에 관한 전통적인 컴퓨팅 방법과는 달리 양자비트 또는 큐비트는 한 번에 2가지 상태로 존재할 수 있다.

자바디는 "개발자가 양자 프로그램을 작성할 수 있지만 특정 분야에 대한 전문지식이 있는 과학자도 양자 화학 애플리케이션이나 양자 최적화 애플리케이션 등을 표현하기 위해 고수준 라이브러리를 사용할 수 있다"고 말했다. 이어서 "전통적인 컴퓨터에서는 연산 해결이 어려운 기본적인 문제들이며, 이런 양자 컴퓨터의 초기 애플리케이션 중 하나가 특정 영역에서 이런 어려운 문제를 해결하는데 박차를 가하리라 생각한다"고 덧붙였다.

자바디에 따르면, IBM이 최근에 공개한 라이브러리인 퀴스킷 아쿠아(Acqua)의 목적은 이런 사람들이 양자컴퓨팅에 관해 많이 학습하지 않고도 이를 근본적인 가속인자로 활용하고 특정 작업의 속도를 높이며 양자가 특정 작업의 속도 개선을 위해 제공할 수 있는 것에 익숙해지도록 하는 것이다.

자바디는 컴퓨터 공학 중에서도 양자 컴파일러(Compiler) 전문이다. 그는 단기적인 양자 장치의 목표 중 하나로써 큐비트의 수나 큐비트에 적용할 수 있는 연산의 수 등 자원이 매우 제한적이라고 설명했다. 컴파일러는 사용자 입력값을 가져다가 최고의 결과를 얻기 위해 제공되는 자원에 기초하여 효율을 높인다.
 
그는 "지난 5~6년 동안 양자 분야가 빠르게 발전했다"며 "관심이 높고 매우 다른 연산 모델이며 그 힘이 무엇인지 아직 정확히 파악되지 않았고 이를 통해 어떤 작업을 수행할 수 있는지 파악하기 위해 활발한 연구가 진행 중"이라고 밝혔다.

"이런 장치를 온라인으로 연결하고 많은 사람에게 접근을 제공할 때의 부작용 중 하나는 자체적인 프로그램과 연산을 실행하여 확인할 수 있다는 점이다. 단지 많은 사람에게 접근을 제공함으로써 많은 발견사항을 얻을 수 있다. 대중의 지혜인 것이다"고 그는 덧붙였다.

그리고 여기에서 오픈소스 요소가 개입된다. 과학 애플리케이션은 차치하더라도 기업들은 비용 함수 등을 중심으로 복잡한 수학적 모델을 최적화하기 위해 양자컴퓨팅에 관심이 있을 수 있다. 기업들은 양자와 퀴스킷이 자신들에게 어떤 도움이 되는지 파악하기 위해 ‘발을 담그기’ 시작했다.

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2017년 퀴스킷의 출범 이후 자바디는 커뮤니티 참여의 성공으로 많은 사람이 놀랐다고 전했다.

그는 "약 9만 명이 IBM Q 익스피리언스 서비스를 사용하기 위해 가입한 것으로 생각되며 퀴스킷의 다운로드 수는 9만 회를 넘겼다"며 "전체적으로 5백만 개 이상의 작업이 API를 통해 제출되었으며, 퀴스킷을 클라우드에서 실행하고 있다"고 이야기했다.

"우리는 퀴스킷이 오픈소스기 때문에 외부로부터 많은 코드 기반에 대한 기여를 받고 있다는 점이 마음에 든다. 퀴스킷의 기여자는 70명 가까이 되며, IBM 직원들도 있지만 오픈소스 소프트웨어에 기여한 외부인들이 많다"고 자바디는 설명했다.

해당 커뮤니티는 논문을 위해 정기적인 제출 과정을 운영하고 있으며, 퀴스킷에 관해 120개가 다양한 형태로 공개되었고 IBM Q 어워즈(Awards)라는 프로그램에 따른 교육 대회도 있다. 여기에는 퀴스킷을 이용한 양자 역학을 가르치기 위한 최고의 과정을 설계하는 대회가 포함되어 있으며 해당 프레임워크를 사용해 양자컴퓨팅 개념을 위한 최고의 지침서를 작성하는 것도 있다.

자바디는 "많은 사람이 훌륭한 자료를 제출했다"며 "수상자들은 코드를 기부할 것이기 때문에 기본적으로 이에 기여하는 커뮤니티에 의해 강화되는 것이다"고 말했다.

(때로는 당황스러운) 양자 역학에 관한 광고는 게임이나 음악 작곡 같은 재미있는 프로젝트를 통해 더 쉽게 이해할 수 있지만 자바디는 Q 익스피리언스가 제공하는 접근이 연구 분야에서 매우 중요한 영향을 끼친다고 강조했다.

5년 전만 하더라도 양자 실험은 연구실에서만 진행할 수 있었고 장치에 와이어를 연결해야 했다. 또는 연구원들이 시뮬레이션을 이용해 예상되는 양자 역학의 메커니즘을 확인해야 했다. 하지만 이제는 실제로 누구나 클라우드를 통해 실제 양자 장치에 접근할 수 있다.

자바디는 "이제 연구실을 벗어났으며 이런 장치는 온라인으로 접근하고 실제로 연구실에서 모든 작업을 수행할 필요 없이 파이썬 스크립트만 제출하여 같은 작업을 수행할 수 있다"며 다음과 같이 말을 이었다. "전체적으로 나에게 유리하다고 생각한다. 즉, 과학에 매우 유용하며 과학 전반의 발전을 가져온다. 또한 결과의 재현성에도 도움이 된다. 예를 들어, 누군가 어떤 결과를 발표하고 '내가 이 핵심 양자 역학 효과를 발견했다'고 말하는 경우 예전에는 이를 확인할 방법이 없었지만 이제는 '여기에서 내 코드를 실행해서 확인해 보라'고 말할 수 있다."

이 새롭고 흥미로운 분야는 이제 막 개척되었으며 연구원들은 양자컴퓨팅을 위한 애플리케이션을 찾아내기 시작했다. 하지만 가까운 미래의 성장 및 발견 잠재력이 엄청나다.

자바디는 "희망이 있다"며 "지난 몇 년 동안 이 분야에서 좋은 기운이 일었다. 양자 알고리즘 분야를 보면 우리가 양자 컴퓨터로 할 수 있는 일에 대해 많은 것을 발견했다. 매우 활동적인 분야이며 향후 약 10년 동안 매우 흥미로운 일들이 펼쳐질 것이다"고 낙관했다.
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그는 "학문 커뮤니티에서 약 5년 전 내가 대학원생일 때만 해도 존재하지 않았던 이런 툴을 이용할 수 있기를 바란다. 이런 툴은 존재조차 하지 않았었다"고 전했다.

자바디는 "특정 효과를 연구하고 싶은 경우 노트북에서 시뮬레이션해야 했지만 이제는 이런 장치를 사용할 수 있고 이를 기초로 퀴스킷 같은 많은 툴들이 개발되었다. 교실에서 배우는 개념을 더욱 구체화하여 코드를 실행하고 그 동작을 관찰할 수 있는 정말로 좋은 학습 기회다"고 이야기했다. ciokr@idg.co.kr
 



2018.08.28

IBM 오픈소스 양자컴퓨팅 프레임워크 '퀴스킷'을 아시나요?

Tamlin Magee | Computerworld UK
연구원, 과학자, 학자, 커뮤니티 참여자, 기업가 등 모든 그룹이 클라우드에서 실제 양자컴퓨팅에 접근할 수 있도록 하는 IBM의 양자컴퓨팅 프로그램에 기초한 오픈소스 프레임워크인 퀴스킷(Qiskit)의 커뮤니티에 참여하고 있다.

퀴스킷(Qiskit : Quantum Information Science Kit)이 개발된 지 1년이 조금 넘었으며 양자컴퓨터를 (처음으로) 클라우드에 적용하여 연구원과 개발자가 거의 완전히 새로운 컴퓨팅 분야를 체험하도록 하는 프로그램인 IBM 퀀텀 익스피리언스(Quantum Experience, 줄여서 IBM Q 익스피리언스)도 추가되었다.



Q 익스피리언스 출시 후 커뮤니티 참여자들은 실제 양자컴퓨터를 이용해 게임을 개발하고 음악을 작곡했지만 과학자와 연구원들은 큐비트를 사용해 이전에는 해결하기가 너무 어려웠던 문제들을 해결하기 시작했다.

IBM의 연구원 알리 자바디에 따르면, Q 익스피리언스는 기본적으로 사람들이 실제 양자 하드웨어에서 실행할 작업을 전송할 수 있도록 하는 API다. 자바디는 "Q 익스피리언스가 표현의 편의성을 위한 파이썬 인터페이스지만 초기 버전보다 훨씬 확장되었다. 다양한 사람들이 양자컴퓨터에 접근하도록 하는 것이 중요한 목표다"고 말했다.

자바디는 해당 분야에서 다양한 사람들이 양자에 관심을 가질 수밖에 없다고 밝혔다. IBM조차도 이런 양자 실험의 향방에 대해 확신할 수 없는 새로운 개발 방식이다. (극단적으로) 쉽게 말해서 2개의 2진수 상태(1과 0)에 관한 전통적인 컴퓨팅 방법과는 달리 양자비트 또는 큐비트는 한 번에 2가지 상태로 존재할 수 있다.

자바디는 "개발자가 양자 프로그램을 작성할 수 있지만 특정 분야에 대한 전문지식이 있는 과학자도 양자 화학 애플리케이션이나 양자 최적화 애플리케이션 등을 표현하기 위해 고수준 라이브러리를 사용할 수 있다"고 말했다. 이어서 "전통적인 컴퓨터에서는 연산 해결이 어려운 기본적인 문제들이며, 이런 양자 컴퓨터의 초기 애플리케이션 중 하나가 특정 영역에서 이런 어려운 문제를 해결하는데 박차를 가하리라 생각한다"고 덧붙였다.

자바디에 따르면, IBM이 최근에 공개한 라이브러리인 퀴스킷 아쿠아(Acqua)의 목적은 이런 사람들이 양자컴퓨팅에 관해 많이 학습하지 않고도 이를 근본적인 가속인자로 활용하고 특정 작업의 속도를 높이며 양자가 특정 작업의 속도 개선을 위해 제공할 수 있는 것에 익숙해지도록 하는 것이다.

자바디는 컴퓨터 공학 중에서도 양자 컴파일러(Compiler) 전문이다. 그는 단기적인 양자 장치의 목표 중 하나로써 큐비트의 수나 큐비트에 적용할 수 있는 연산의 수 등 자원이 매우 제한적이라고 설명했다. 컴파일러는 사용자 입력값을 가져다가 최고의 결과를 얻기 위해 제공되는 자원에 기초하여 효율을 높인다.
 
그는 "지난 5~6년 동안 양자 분야가 빠르게 발전했다"며 "관심이 높고 매우 다른 연산 모델이며 그 힘이 무엇인지 아직 정확히 파악되지 않았고 이를 통해 어떤 작업을 수행할 수 있는지 파악하기 위해 활발한 연구가 진행 중"이라고 밝혔다.

"이런 장치를 온라인으로 연결하고 많은 사람에게 접근을 제공할 때의 부작용 중 하나는 자체적인 프로그램과 연산을 실행하여 확인할 수 있다는 점이다. 단지 많은 사람에게 접근을 제공함으로써 많은 발견사항을 얻을 수 있다. 대중의 지혜인 것이다"고 그는 덧붙였다.

그리고 여기에서 오픈소스 요소가 개입된다. 과학 애플리케이션은 차치하더라도 기업들은 비용 함수 등을 중심으로 복잡한 수학적 모델을 최적화하기 위해 양자컴퓨팅에 관심이 있을 수 있다. 기업들은 양자와 퀴스킷이 자신들에게 어떤 도움이 되는지 파악하기 위해 ‘발을 담그기’ 시작했다.

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오픈소스 인기기사
->칼럼 | 오픈소스는 당신이 생각하는 그런 커뮤니티가 아니다
->핵심 오픈소스 SW 재단 8곳, 그리고 그들이 중요한 이유
->'이런 사람 꼭 있다' 오픈소스 프로젝트에서 만날법한 11가지 유형
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->미약한 취미에서 창대한 협업 프로젝트로 '리눅스의 어제와 오늘'
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->무료 오픈소스 SW만으로 기업을 운영하는 방법
->'탐욕도 동력!'··· 돈 벌어주는 오픈소스의 비밀
->오픈소스 소프트웨어를 사용하지 않는 7가지 이유
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2017년 퀴스킷의 출범 이후 자바디는 커뮤니티 참여의 성공으로 많은 사람이 놀랐다고 전했다.

그는 "약 9만 명이 IBM Q 익스피리언스 서비스를 사용하기 위해 가입한 것으로 생각되며 퀴스킷의 다운로드 수는 9만 회를 넘겼다"며 "전체적으로 5백만 개 이상의 작업이 API를 통해 제출되었으며, 퀴스킷을 클라우드에서 실행하고 있다"고 이야기했다.

"우리는 퀴스킷이 오픈소스기 때문에 외부로부터 많은 코드 기반에 대한 기여를 받고 있다는 점이 마음에 든다. 퀴스킷의 기여자는 70명 가까이 되며, IBM 직원들도 있지만 오픈소스 소프트웨어에 기여한 외부인들이 많다"고 자바디는 설명했다.

해당 커뮤니티는 논문을 위해 정기적인 제출 과정을 운영하고 있으며, 퀴스킷에 관해 120개가 다양한 형태로 공개되었고 IBM Q 어워즈(Awards)라는 프로그램에 따른 교육 대회도 있다. 여기에는 퀴스킷을 이용한 양자 역학을 가르치기 위한 최고의 과정을 설계하는 대회가 포함되어 있으며 해당 프레임워크를 사용해 양자컴퓨팅 개념을 위한 최고의 지침서를 작성하는 것도 있다.

자바디는 "많은 사람이 훌륭한 자료를 제출했다"며 "수상자들은 코드를 기부할 것이기 때문에 기본적으로 이에 기여하는 커뮤니티에 의해 강화되는 것이다"고 말했다.

(때로는 당황스러운) 양자 역학에 관한 광고는 게임이나 음악 작곡 같은 재미있는 프로젝트를 통해 더 쉽게 이해할 수 있지만 자바디는 Q 익스피리언스가 제공하는 접근이 연구 분야에서 매우 중요한 영향을 끼친다고 강조했다.

5년 전만 하더라도 양자 실험은 연구실에서만 진행할 수 있었고 장치에 와이어를 연결해야 했다. 또는 연구원들이 시뮬레이션을 이용해 예상되는 양자 역학의 메커니즘을 확인해야 했다. 하지만 이제는 실제로 누구나 클라우드를 통해 실제 양자 장치에 접근할 수 있다.

자바디는 "이제 연구실을 벗어났으며 이런 장치는 온라인으로 접근하고 실제로 연구실에서 모든 작업을 수행할 필요 없이 파이썬 스크립트만 제출하여 같은 작업을 수행할 수 있다"며 다음과 같이 말을 이었다. "전체적으로 나에게 유리하다고 생각한다. 즉, 과학에 매우 유용하며 과학 전반의 발전을 가져온다. 또한 결과의 재현성에도 도움이 된다. 예를 들어, 누군가 어떤 결과를 발표하고 '내가 이 핵심 양자 역학 효과를 발견했다'고 말하는 경우 예전에는 이를 확인할 방법이 없었지만 이제는 '여기에서 내 코드를 실행해서 확인해 보라'고 말할 수 있다."

이 새롭고 흥미로운 분야는 이제 막 개척되었으며 연구원들은 양자컴퓨팅을 위한 애플리케이션을 찾아내기 시작했다. 하지만 가까운 미래의 성장 및 발견 잠재력이 엄청나다.

자바디는 "희망이 있다"며 "지난 몇 년 동안 이 분야에서 좋은 기운이 일었다. 양자 알고리즘 분야를 보면 우리가 양자 컴퓨터로 할 수 있는 일에 대해 많은 것을 발견했다. 매우 활동적인 분야이며 향후 약 10년 동안 매우 흥미로운 일들이 펼쳐질 것이다"고 낙관했다.
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그는 "학문 커뮤니티에서 약 5년 전 내가 대학원생일 때만 해도 존재하지 않았던 이런 툴을 이용할 수 있기를 바란다. 이런 툴은 존재조차 하지 않았었다"고 전했다.

자바디는 "특정 효과를 연구하고 싶은 경우 노트북에서 시뮬레이션해야 했지만 이제는 이런 장치를 사용할 수 있고 이를 기초로 퀴스킷 같은 많은 툴들이 개발되었다. 교실에서 배우는 개념을 더욱 구체화하여 코드를 실행하고 그 동작을 관찰할 수 있는 정말로 좋은 학습 기회다"고 이야기했다. ciokr@idg.co.kr
 

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