오리엔텀, 양자금융 알고리즘 arXiv에 발표

허재웅 연구원 "국내 첫 사례...금융 계산 사용 QAE 양자 플랫폼서 어떤 성질 지니는지 분석"

오리엔텀(대표 방승현)은 미국 코넬대에서 운영하는 무료 논문저장사이트인 arXiv에 '양자컴퓨터을 이용한 금융 양자 회로 확장성에 대한 비교 분석(Comparative Study of Quantum-Circuit Scalability in a Financial Problem)'을 제목으로 한 논문을 발표했다고 15일 밝혔다. 논문은 지난 7일 게재됐다. 회사는 "국내 첫 양자 금융 알고리즘 발표"라고 강조했다.

이 논문은 해당 알고리즘이 여러 양자 컴퓨터에서 어떤 식으로 변화할지를 분석했다. 특히, '양자 진폭 추정(QAE, Quantum Amplitude Estimation)'을 구성하는데 필요한 게이트가 이론 트랩 기반 양자 컴퓨터와 초전도체 기반 양자 컴퓨터에서 어떻게 분해되는지 분석, 금융 계산에 사용하는 QAE가 각 양자 플랫폼에서 어떤 성질을 지니는지 분석, 시선을 모았다.

양자 컴퓨터는 양자 효과를 사용하는 계산 단위를 가진 정보 처리 기계로 사용처가 확대되고 있다. 금융에 사용하는 양자 알고리즘은 QAE다. QAE는 특정한 양자 상태의 진폭을 추정하는 알고리즘이다. 문제가 주어지면 해당 문제에서 찾고자 하는 상태를 양자 진폭 증폭(quantum amplitude amplification, QAA) 알고리즘을 통해 준비시킨다. 기본적인 QAE에서 QAA는 정렬되지 않은 데이터에서 정보를 빠르게 찾아내는 '그로버알고리즘(Grover Algorithm)'에 기반한다.

논문 저자 허재웅 오리엔텀 연구원

증폭 진폭을 가진 양자 상태는 양자 위상추정(quantum phase estimation, QPE) 단계로 넘어가는데, QPE단계서는 준비 상태와 관련한 고유값에 대한 근사치를 얻을 수 있다. 이 고유값에 간단한 연산을 취하면 준비한 문제의 양자 상태 진폭을 근사할 수 있다.

논문 저자인 오리엔텀 허재웅 연구원은 "중점을 맞힌 연구 부분은 얽힘(entanglement)을 만드는 게이트의 수"라면서 "양자 상태를 변화시키는 게이트는 구현이 어렵다고 여겨지지만, 특히 얽힘을 만들어내는 게이트는 그 난이도때문에 양자 컴퓨터 오류율을 높이는 주요 원인으로 여겨진다"고 밝혔다. 이어 "미국 단기채(Treasury Bill) 가격을 측정하는 QAE 회로에서, 이온 트랩 양자 컴퓨터는 초전도체 양자 컴퓨터에 비해 훨씬 적은 수의 얽힘 게이트를 필요로 한다"면서 "이는 이온 트랩 양자 컴퓨터와 초전도체 양자 컴퓨터가 어떻게 얽힘을 만들어내는지, 또 큐빗 간 연결이 어떤 방식으로 돼있는지에 기인한다. 특히 이 현상은 큐빗 수가 많아질수록 두드러졌다. QAE 알고리즘의 정확성을 위해서는 큐빗 수가 많아져야 한다. 이는 엄밀함을 요하는 금융 계산에 매우 중요한 사실이 될 것"이라고 덧붙였다. .

이문주 POSTECH(포스텍) 전자전기공학과 교수는 "이온 트랩 양자컴퓨터가 초전도 기반 시스템보다 특정 양자 금융 문제에 대해 계산 성능이 우월함을 보였다"고 진단했다. 오리엔텀 방승현 대표는 "양자 컴퓨터 생태계가 발전하면 사용자는 자신에 맞는 리소스를 검토해 사용을 최적화 할 수 있다"면서 "초전도체 양자 컴퓨터, 이온 트랩 양자 컴퓨터 등 여러 시스템이 있는 환경에서 허재웅 연구원이 쓴 논문은 사용자가 가지고 있는 문제 성격에 따라 어떤 시스템을 쓰는 것이 유리할지를 특히 금융 측면에서 생각해보는 논문이 될 것"이라고 평했다.