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[서울경제]
국산 양자컴퓨터가 신소재 발굴에 쓰일 길이 열렸습니다. 어떤 소재가 산업적으로 유용한지 그 특성을 보려면 복잡한 컴퓨터 계산이 필요한데요. 양자컴퓨터로 소재 특성을 기존 고전 컴퓨터보다 정확한 것은 물론 동시에 실제 실험 결과와 가깝게 계산해내는 데 성공했다는 소식이 나왔습니다. 연구진은 이 기술을 신약 개발을 포함해 다양한 연구에 응용할 방침입니다.

이진형 한국과학기술연구원(KIST) 소재혁신 양자시뮬레이터개발사업단장은 18일 서울 성북구 KIST에서 양자시뮬레이터 기반 다층 양자 임베레드마운틴
딩 기술을 활용해 수소 생산 촉매의 특성 측정에 성공했다고 발표했습니다. 양자시뮬레이터는 특정한 계산을 수행할 목적으로 만들어진 양자컴퓨터입니다. 인공지능(AI) 모델도 범용 모델보다 특화 모델이 해당 분야에서는 연산 효율이 좋은 것처럼 양자시뮬레이터도 자신의 주특기 분야에서는 범용 양자컴퓨터보다 더 높은 효율을 낼 수 있다는 게 이 단장 설명입니다.
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이날 실제로 본 KIST 양자시뮬레이터는 책상 위에 살포시 올려놓을 수 있을 정도로 간소했습니다. 초전도가 아닌 광학 방식으로 큐비트를 구현해 극저온 냉각도 필요없이 상온에서 작동하는 모습이었죠. 연산 규모는 4큐비트에 그치지만 소재 특성 계산에만 자원을 집중하다보니 높은 정확도를 낼 수 있다는 설명입니다.
연구팀이 실제로 오션파라다이스 먹튀
수행한 계산은 ‘황화몰리브데넘’이라는 수소 생산 촉매의 흡·탈착 에너지 차이입니다. 흡착 에너지는 물질이 합쳐질 때, 반대로 탈착 에너지는 물질이 분리될 때 필요한 에너지입니다. 물질이 합쳐지거나 분리되기 위한 일종의 문턱입니다. 탈착 에너지가 흡착 에너지보다 낮아야 물질 입장에서는 탈착이 더 쉬워지고 잘 분리될 수 있습니다. 흡착 에너지와 탈착 에너지 간바다이야기배당
차이를 계산하면 물질이 얼마나 잘 분리되는지 가늠할 수 있는 셈이죠.
이 계산이 필요한 이유는 친환경 에너지원인 수소를 얻을 때도 물 분자가 수소와 산소로 분리되는 전기분해 효율을 따져야 하기 때문입니다. 전기분해 자체에 들어가는 전기 에너지를 줄여야 이를 통해 얻는 수소의 에너지 효율을 극대화할 수 있습니다. 이에 같은 전기 에너지로도황제주식
전기분해 반응을 촉진해줄 수 있는 촉매가 필수입니다.
학계에서는 황화몰리브데넘에 탄소 원자를 도핑하면 고효율 수소 생산 촉매가 된다는 것을 실험적으로 알아냈습니다. 하지만 컴퓨터 계산으로는 이를 예측할 수 없었는데요. 계산 결과는 예측할 수 없는 정도가 아니라 촉매로서 쓸모가 없다는 결론을 내렸죠. 황화몰리브데넘의 흡·탈착 에너지 차이가 음(-)의 값으로 나와 탈착 에너지가 흡착 에너지보다 더 크다, 다시 말해 탈착이 더 어렵다고요. 하지만 실험해보면 이 값이 계산값과 정반대인 양(+)으로 얻어졌습니다. 컴퓨터 계산이 틀린 것이다.
반면 연구팀이 양자시뮬레이터로 다시 계산했더니 실험에 근접한 양(+)의 값을 얻을 수 있었습니다. 이는 “소재 개발에 적용할 수 있는 수준의 화학적 정확도”라는 게 연구팀 설명입니다. 연구팀은 양자 계산 효율을 높이기 위해 황화몰리브덴 표면과 접촉해 실제 촉매 효율에 크게 영향 미치는 물 분자들의 계산은 양자시뮬레이터로, 나머지 덜 중요한 계산은 고전 컴퓨터로 수행하는 임베딩 방식을 사용했습니다. 이 같은 임베딩 효과를 극대화하는 ‘다층 양자 임베딩’ 기술을 구현한 건 세계 최초라고 합니다.

이번 연구성과로 전에 없던 신소재를 찾은 것은 아닙니다. 탄소 도핑 황화몰리브데넘은 원래 알려진 물질이었고 단지 그 특성을 고성능 슈퍼컴퓨터가 아니라 양자시뮬레이터로도 계산해낸 것이죠. 대신 앞으로 다양한 신소재는 물론 신약 물질을 발굴할 때도 같은 원리로 계산한다면 전에 없던 고성능 물질을 예측해낼 수 있겠죠. 이 단장은 “수소 생산은 물론 수소 저장 등 다양한 산업 분야에서 양자시뮬레이터를 응용할 계획”이라며 국산 양자컴퓨터 상용화에 앞장선다는 포부를 밝혔습니다. 김윤수 기자 sookim@sedaily.com