서울시립대학교(총장 원용걸)는 전자전기컴퓨터공학부 안도열 석좌 교수 연구팀이 미국 국립보건원(NIH)이 주관하는 양자 컴퓨팅 챌린지에서 1단계 우승팀으로 선정됐다고 29일 밝혔다.

이번 연구는 가톨릭의대 서울성모병원 영상의학과 정정임 교수와 순환기내과 윤종찬 교수, 미국의 양자기술 전문기업 Singularity Quantum과의 협업으로 진행됐다. 또 메릴랜드대 국립양자연구소(Q-Lab) 그리고 아마존 AWS의 지원을 통해 이뤄졌다.

해당 챌린지는 NIH 산하의 NCATS(National Center for Advancing Translation Sciences)가 주관하며, 양자 컴퓨팅 기술을 활용해 복잡한 생의학 문제를 해결할 수 있는 혁신적 알고리즘을 개발을 목표로 하는 글로벌 기술 경진대회이다.

주요 주제는 △신약 개발 △임상 위험 예측 및 진단 △생의학 이미지 분석 △게놈 데이터 분석 등이며, 기존 컴퓨팅 방식으로 처리에 한계가 있는 문제를 양자 알고리즘을 통해 해결하는 것이 핵심이다.

연구팀은 1단계에서 뛰어난 아이디어 구상·계획을 제안해 전문가 패널의 높은 평가를 받았으며, 전 세계 최대 10개 팀 중 하나로 선정되어 다음 단계인 ‘Quantum Algorithm Development, and Implementation on Quantum Hardware’ 단계로 진출하게 됐다.

안 교수는 7대 수학의 난제로 알려진 나비에-스토크스(Navier-Stokes) 방정식 해결을 위한 양자 알고리즘을 개발했으며, 본인이 설계한 양자 오류 완화(QEM)의 비마르코프(Non-Markovian) 비용함수를 사용해 양자컴퓨터의 연산 결과를 복원하는 이론적 모델을 확립했다.

이번 챌린지에서 도출된 양자 컴퓨팅 기반의 전산유체역학 모델은 심혈관 질환 진단은 물론 유체역학 분야에서 양자컴퓨팅의 실용적 지평을 확대할 수 있는 학문적 단초가 될 것으로 기대된다.

연구 성과는 향후 심혈관 및 뇌혈관 질환 진단 및 예방과 고속 항공 유체, 열교환기, 기후 예측 등 비선형 유체역학 방정식 해결 등 4차 산업 혁명의 신기술 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 미국공군(AFOSR)이 발주한 ‘극초음속 유동 해석을 위한 양자컴퓨팅 알고리즘 개발’과제 및 과학기술정보통신부에서 발주한 ‘NISQ 환경에서 저부하, 고효율 양자 오류 경감 기술 개발 및 응용’ 과제의 지원을 받아 수행했다.

한편, 안 교수는 반도체 레이저와 양자 정보통신에 대한 연구 업적을 세계적으로 인정받아 2005년 IEEE 펠로우, 2009년 미국물리학회(APS) 펠로우에 선정됐다. 또 2016년 일리노이대 졸업생 중 뛰어난 업적과 공로를 이룬 인물에게 수여하는 명예 동문상인 ‘Distinguished Alumni Award’를 수상한 바 있다.

안 교수는 지금까지 250여 편의 SCI 논문을 발표하고 40여건의 국제 특허를 획득했다.