IonQ, 양자 기술로 컴퓨터 支援 엔지니어링 워크로드 최대 14.6% 가속 입증

IonQ, 시스템 병목 해소하는 하이브리드 양자 연구 성과 발표…자동차·제트엔진 시뮬레이션 처리시간 최대 14.6% 단축

IonQ(NYSE: IONQ)가 시놉시스(Synopsys)와 함께 수행한 하이브리드 양자 컴퓨팅 연구의 초기 성과를 발표했다. 주요 엔지니어링 소프트웨어에 통합된 양자 알고리즘이 복잡한 산업 설계 작업을 최대 14.6%까지 가속할 수 있다는 내용이다. 이번 연구는 기존 슈퍼컴퓨터가 안고 있는 주요 연산 병목을 하이브리드 양자 컴퓨팅으로 해결할 수 있음을 보여준다. 해당 논문은 토론토에서 열리는 IEEE Quantum Week 2026에서 최우수 논문상(1위)을 수상했다.

자동차에서 센서, 원자력 발전소 설비에 이르기까지 제품을 설계하는 기업들은 실제 물리 법칙에 기반한 시뮬레이션으로 제품 성능을 예측한다. 가상 충돌 테스트나 공기역학 분석과 같은 대규모 시뮬레이션은 수억 개의 변수를 포함하는 방대한 연립방정식을 풀어야 하므로 상당한 연산 자원이 필요하다. 시뮬레이션 설정에 따라서는 일반 컴퓨터가 불필요한 계산을 추가로 수행하면서 메모리를 소모하고 처리 시간이 길어지기도 한다. 이를 줄이기 위해 시뮬레이션 소프트웨어는 방정식을 풀기 전에 계산 구조를 효율적으로 재배열하려 한다.

이번 연구에서 IonQ와 시놉시스는 첨단 양자 알고리즘을 시놉시스의 업계 표준 시뮬레이션 소프트웨어인 Ansys LS-DYNA에 직접 연결했다. 기존의 시간 소모적인 시행착오 방식으로 최적의 설정을 찾는 대신, 양자 시스템이 마치 매우 효율적인 교통정리 요원처럼 데이터를 가장 좋은 방식으로 배열하는 방법을 빠르게 찾아내 불필요한 계산을 사전에 제거하도록 했다.

IonQ의 양자 솔루션 부문 부사장이자 기술 펠로우이며 논문 공동 저자인 마틴 로텔러(Dr. Martin Roetteler) 박사는 "제트엔진이나 자동차 충돌 테스트 같은 엔지니어링 시뮬레이션은 대규모 고전 컴퓨팅 클러스터가 며칠씩 가동되어야 한다"며 "고급 양자 알고리즘을 핵심 워크플로에 내장함으로써 전체 시뮬레이션 시간을 최대 14.6%까지 줄였다"고 말했다. 이어 그는 "이 복잡한 구조화 단계는 시뮬레이션 시작 시 한 번만 수행하면 되기 때문에 절약된 시간의 효과가 반복적으로 누적된다"며 "산업 사용자에게는 더 빠른 해석, 낮은 연산 비용, 그리고 에너지 소비 감소를 의미한다"고 설명했다.

이번 연구는 팀의 이전 연구를 바탕으로 한다. 이번에는 자동차, 산업용 드릴 부품, 유체 임펠러, 제트엔진 조립체의 복잡한 디지털 모델에 하이브리드 워크플로를 적용했다. 연구에는 최대 3,500만 개의 개별 데이터 포인트로 구성된 메시가 사용됐다. 수치 시뮬레이션은 최대 150개 큐비트 규모에서 수행됐으며, 실제 구동 검증은 IonQ의 36큐비트 Forte 이온 트랩 양자 컴퓨터에서 이루어졌다.

테스트한 모든 산업 모델에서 양자 강화 정렬 방식은 최소 5.9%의 일관된 실행 시간 단축 효과를 보였으며, 복잡한 동적 시뮬레이션에서는 전체 시간이 최대 14.6% 줄었다. 고전 슈퍼컴퓨터에서 연속 7일이 걸리던 대규모 디지털 스트레스 테스트가 약 하루 분량의 무중단 연산이 줄어드는 셈이다.

시놉시스의 프리스 바네르지(Prith Banerjee) 혁신 담당 수석부사장은 "IonQ와 함께 양자 컴퓨터와 하이브리드 시뮬레이션 워크로드의 발전을 추진하고 있으며, 이는 엔지니어링 설계와 최적화에 새로운 가능성을 열어준다"며 "양자 컴퓨터는 예측 정확도를 높이면서 대규모 시뮬레이션 작업을 획기적으로 가속할 잠재력이 있다"고 말했다. 그는 이어 "NISQ 시대에 달성 가능한 성과에 집중함으로써 고객들이 가까운 미래에도 그 잠재력의 일부를 활용할 수 있게 하는 한편, 내결함성 양자 컴퓨팅의 궁극적 가능성에도 대비하고 있다"고 덧붙였다.

이번 연구 논문 "End-to-end Performance of Quantum-Accelerated Large-Scale Linear Algebra Workflows"는 9월 13일부터 18일까지 캐나다 토론토에서 열리는 IEEE Quantum Week 2026에서 채택된 IonQ의 연구 논문 9편 중 하나다.

IonQ 소개

IonQ, Inc.(NYSE: IONQ)는 컴퓨팅, 네트워킹, 센싱, 보안 분야에 걸쳐 통합 양자 솔루션을 제공하는 세계적인 양자 플랫폼 및 파운드리 기업이다. 최신 세대 양자 컴퓨터인 Superion은 이 회사의 첨단 시스템 라인업의 최신 제품이다. 이전 시스템들은 아마존 웹 서비스, 아스트라제네카, 엔비디아 등 고객 및 파트너가 기존 양자 솔루션 대비 20배의 성능 향상을 달성하고, 신약 개발, 소재 과학, 금융 모델링, 물류, 사이버 보안, 국방 분야의 혁신을 가속하는 데 기여했다. 2025년에는 99.99%의 2큐비트 게이트 충실도를 달성해 양자 컴퓨팅 성능에서 세계 기록을 세웠다. 본사는 미국 메릴랜드주 칼리지파크에 있으며, 북미, 중남미, EMEA, APAC 지역에 사업장을 두고 있다. 양자 컴퓨팅 서비스는 2021년부터 주요 클라우드 제공업체를 통해 제공되고 있으며, 육해공 및 우주 영역의 네트워킹 및 센싱 고객의 수요도 충족하고 있다.