IonQ, 고해상도 레이더 변화 탐지를 위한 양자 생성 모델링 입증

아이온큐, 고해상도 SAR 데이터 분석에서 양자 모델이 기존 방식 앞서

양자 생성 모델이 고해상도 합성개구레이더(SAR) 데이터 분석에서 기존 고전 기법을 웃도는 성능을 보였습니다. 이번 성과는 아이온큐(IonQ, NYSE: IONQ)의 IonQ Forte Enterprise 시스템에서 확인됐습니다.

아이온큐는 9월 24일 메릴랜드주 칼리지파크에서 복잡한 고해상도 SAR 및 간섭계 SAR(InSAR) 데이터의 변화 탐지를 양자 생성 모델로 개선할 수 있다는 연구 결과를 발표했습니다. 아이온큐 연구진은 실제 위성 센서 데이터를 활용해 양자 접근법과 고전 변화 탐지 방식을 비교했으며, 이 과정에서 자사 하드웨어에서도 실험을 진행했습니다.

위성에서 지표면의 변화를 감지하는 기술은 재난 대응, 인프라 모니터링, 국방, 토지 이용 감독 등 여러 분야에 활용될 수 있습니다. 아이온큐의 양자 플랫폼 사업부 사장 조던 샤피로는 "위성은 지구 영상을 수집하는 데 탁월하다. 중요한 것은 무엇이 변했고, 그 변화가 의미가 있는지 파악하는 것"이라며 "이번 연구는 레이더 영상이 더 세밀해질수록 점점 어려워지는 통계적 문제를 양자 생성 모델이 해결할 수 있음을 보여준다"고 말했습니다. 이어 "우리의 우주 및 양자 팀이 같은 문제를 함께 연구한 좋은 사례이기도 하다"고 덧붙였습니다.

SAR은 구름, 안개, 어둠을 뚫고 관측할 수 있어 국방 기관, 재난 대응 조직, 인프라 운영자들이 주로 의존하는 기술입니다. 일반적인 변화 탐지 분석은 아무 변화가 없었다면 장면이 어떻게 보여야 하는지에 대한 추정치와 실제 영상을 비교해 변화가 일어난 영역을 찾아냅니다. 그러나 고해상도 SAR 데이터에서는 픽셀 통계가 복잡해져 고전적 변화 탐지의 신뢰도가 떨어질 수 있습니다. 기존 방식은 SAR을 분석하기 쉽도록 추가 전처리를 거치는 경우가 많지만, 이 과정에서 세밀한 공간 정보가 줄어드는 단점이 있습니다.

이 같은 문제를 해결하기 위해 아이온큐 연구진은 양자 회로 보른 머신(QCBM)이라는 양자 생성 모델을 활용해 각 장면의 배경이 어떻게 보여야 하는지를 추정했습니다. QCBM은 변화 이전과 이후 영상 사이의 결합 통계 관계를 학습한 뒤, 예상 배경을 추정하는 참조 샘플을 생성합니다. 이를 통해 의미 있는 변화와 일반적인 변동을 구분할 수 있습니다.

연구진은 자사의 고해상도 SAR 데이터셋에서 양자 모델을 실행했습니다. 비가우시안 특성이 강한 공항 SAR 데이터에서는 시뮬레이션한 양자 모델이 테스트한 두 고전 기준선보다 필터링된 F1 점수에서 높은 성적을 냈습니다. 해병대 미라마 항공기지의 까다로운 비가우시안 SAR 테스트 사례에서는 QCBM이 필터링된 F1 점수 0.41을 기록했으며, 평가된 두 고전 기준선은 각각 0.24와 0.16이었습니다. 전처리를 통해 픽셀 분포가 대략 가우시안에 가깝게 바뀌자 성능 차이는 대부분 사라졌습니다. 이는 양자 모델의 상대적 강점이 기존 통계로는 정보가 희박한 영역에서 가장 두드러졌음을 시사합니다. 시뮬레이션 모델을 아이온큐의 양자 하드웨어에서 실행했을 때도 이러한 우위는 유지됐습니다.

InSAR는 분석 난도를 한층 더 높입니다. 이 기법은 SAR 영상들 사이의 위상 차이를 활용해 밀리미터에서 센티미터 단위의 지표면 변위를 측정합니다. 화산 용암류를 대상으로 한 별도의 InSAR 실험에서는 양자 접근법과 고전 접근법이 비슷한 최고 성능을 기록했습니다. 이번 결과는 고해상도 센싱 데이터가 희소하거나 모델링하기 어려운 통계를 만들어낼 때 양자 생성 모델이 특히 유용할 수 있음을 보여줍니다.

아이온큐는 이번 성과를 바탕으로 국방, 핵심 인프라, 환경 모니터링 분야의 분석 역량을 높여 나갈 계획입니다.

아이온큐 소개

아이온큐(IonQ, Inc., NYSE: IONQ)는 컴퓨팅, 네트워킹, 센싱, 보안 전반에 걸친 통합 양자 솔루션을 제공하는 세계적인 양자 플랫폼 및 파운드리 기업입니다. 최신 세대 양자 컴퓨터인 Superion은 아이온큐의 최첨단 시스템 라인업의 최신 제품입니다. 이전 시스템들은 아마존 웹 서비스, 아스트라제네카, 엔비디아 등 고객과 파트너가 기존 양자 솔루션 대비 20배의 성능 향상을 달성하고 신약 개발, 소재 과학, 금융 모델링, 물류, 사이버 보안, 국방 분야의 혁신을 가속화하는 데 기여했습니다. 2025년 아이온큐는 99.99%의 2큐비트 게이트 충실도를 달성해 양자 컴퓨팅 성능 세계 기록을 세웠습니다. 본사는 메릴랜드주 칼리지파크에 있으며, 북미, 중남미, 유럽·중동·아프리카(EMEA), 아시아태평양(APAC)에 사업 거점을 두고 있습니다. 양자 컴퓨팅 서비스는 2021년부터 주요 클라우드 사업자를 통해 제공되고 있으며, 육상, 해상, 공중, 우주 전반에 걸친 네트워킹 및 센싱 고객의 수요도 함께 충족하고 있습니다.