[한국대학신문 이정환 기자] 연세대학교 방사선종양학교실 이익재·김진성 교수, 의생명시스템정보학교실 김휘영 교수, 양자정보기술연구원 문경순 원장, IT융합공학과 김시호 교수팀은 한국연구재단의 ‘양자컴퓨팅 기반 양자이득 도전연구’ 사업을 수주했다. 이 사업은 양자컴퓨팅을 활용한 혁신 사례 창출을 목표로 3년 동안 총 27억 5000만 원을 지원한다.

연세대 양자정보기술연구원과 연세의료원이 수주한 과제는 방사선 치료 계획 수립 시 양자컴퓨팅을 활용해 방사선 수송 몬테카를로 시뮬레이션을 고속화·정밀화함으로써 방사선 치료의 효율성을 제고하고 치료 효과를 증대시키는 것을 목표로 한다. 연세대 연구팀은 이 과제를 통해 양자컴퓨팅을 기반으로 방사선 치료 계획 수립에 드는 시간 및 비용을 절감함으로써 양자 이득 실현 가능성을 보여 줄 예정이다.

몬테카를로 시뮬레이션은 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 방사선 치료 계획 수립에 있어서는 방사선이 암세포에 정밀하게 조사될 수 있도록 하는 기술로 활용되고 있다. 다만, 기존 몬테카를로 계산 방법 특성상 계산량이 매우 많아 고전 방식의 컴퓨터에서는 수일간의 연산 시간이 요구된다. 이는 환자들에게 불편함을 줄 뿐만 아니라 치료 결과 예측의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

양자컴퓨팅은 양자역학적 원리를 통해 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 효율적으로 복잡한 문제를 해결할 수 있는 연산 기술로, 현재 국가 미래 전략 기술로도 강조되고 있다. 금융을 비롯한 에너지, 화학, 재료과학, 기계학습 등 다양한 사업과 분야에서 획기적인 혁명을 가져올 기술로 꼽힌다. 이번 과제에서는 양자컴퓨팅 기술 중 하나인 양자 몬테카를로 기법을 사용해 기존 몬테카를로 기법보다 빠르고 정밀하며, 자원 절약적인 성능 향상을 보여 줄 것으로 기대된다.

양자컴퓨팅 기술을 실현하기 위해서는 양자컴퓨터가 필수적이다. 내년 상반기에 연세대 국제캠퍼스에 IBM의 최신 양자 컴퓨터인 ‘127큐비트(Eagle Processor) IBM 퀀텀 시스템 원(Quantum System One)’이 설치된다. 국내 최초이자 세계에서 두 번째로 학내에 설치되는 이 양자컴퓨팅 시스템을 갖춤으로써, 연세대는 빠르고 효율적으로 IBM 퀀텀 시스템 원을 사용할 수 있게 된다. 이를 바탕으로 연세대 양자정보기술연구원은 양자 생태계를 조성해 다양한 연구에 적극 활용할 예정이다.

연세대 양자정보기술연구원 문경순 원장은 “본 과제 수주를 통해 본격적인 양자컴퓨팅 활용 연구의 기반을 마련했다”며 양자컴퓨팅 연구를 헬스케어 및 생명과학 분야에 적극 활용할 수 있을 것으로 기대했다.

또한, 연세대 방사선종양학교실 이익재 교수는 “이번 연구는 방사선 치료 분야에서 세계 최초로 시도하는 도전적인 연구 과제”라며 “양자컴퓨팅 기술을 활용해 방사선 치료의 효율성 및 정확도를 향상시켜 환자의 삶의 질을 개선할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.