IBM, 양자 프로그래밍 언어로 파이썬 이어 C언어 지원

키스킷 2.1 공개…C API 도입으로 HPC·시스템 언어 생태계 통합 나서

이제 C 언어로도 양자 회로를 생성하고 제어할 수 있게 됐다.

IBM은 오픈소스 양자 소프트웨어 개발 키트(SDK) '키스킷(Qiskit)'에 C 언어 지원 기능을 새롭게 도입했다고 밝혔다. 기존 파이썬 기반 환경에 더해, 시스템 프로그래밍 언어인 C에서도 키스킷 회로를 직접 생성하고 조작할 수 있도록 한 것이다.

IBM은 이번 확장을 통해 양자 컴퓨팅과 고성능 컴퓨팅(HPC) 간 연계를 강화하고, 다양한 언어 생태계와의 통합을 본격화할 계획이다.

IBM에서 공개한 키스킷 2.1(이미지=IBM)

키스킷 2.1 버전의 핵심 변화는 C 언어에서 양자 회로를 직접 생성할 수 있는 인터페이스가 도입됐다는 점이다. IBM은 러스트기반으로 재설계한 키스킷의 핵심 컴포넌트를 외부에 C API 형태로 공개해, 파이썬 외 언어 환경에서도 내부 기능을 호출할 수 있는 기반을 마련했다.

이제 개발자는 파이썬을 사용하지 않고도, C 언어만으로 양자 회로를 만들 수 있게 됐다. 양자 비트를 섞거나 상태를 뒤바꾸는 기본적인 연산인 하다마드 게이트(Hadamard gate) 나 한 큐비트의 상태에 따라 다른 큐비트를 바꾸는 CX 게이트 같은 기본 양자 연산을 C 언어 코드로 직접 작성할 수 있다.

또한, 양자 회로가 어떤 양자 컴퓨터에서 실행될지를 지정하는 타깃 객체'도 C 언어 환경에서 직접 만들고 설정할 수 있다. 회로 설계뿐 아니라 실행 조건까지 C 코드로 제어할 수 있는 길이 열린 것이다.

IBM은 이번 C API 도입을 키스킷과 HPC 및 슈퍼컴퓨터 환경 간 통합을 위한 전략적 조치로 설명했다. 파이썬 인터프리터 기반의 성능 제약을 극복하고, 시스템 언어 수준에서 보다 빠르고 정밀한 제어를 가능하게 하겠다는 설명이다.

향후 트랜스파일러(transpiler)와 시뮬레이터(simulator) 기능까지 러스트및 C 기반으로 확장해 더 높은 수준의 최적화 성능을 확보할 계획이다. IBM 측은 "이번 업데이트는 키스킷을 다중 언어 기반 프레임워크로 진화시키는 첫걸음"이라고 밝혔다.

키스킷 2.1에는 C API 도입 외에도 여러 기능이 함께 개선됐다. 회로 안에 주석을 달 수 있는 기능이 새로 생겨 박스오피(BoxOp) 명령어를 사용할 때 회로 구성에 대한 설명을 코드 안에 직접 남길 수 있게 됐다. 또한 스트레치 딜레이(stretch delay) 기능이 추가돼, 게이트 사이의 시간 간격을 더 정밀하게 조절할 수 있어 시간 제어 표현력이 향상됐다.

회로 최적화 측면에서는 클리포드 플러스 티(Clifford+T) 게이트를 사용하는 회로를 더 효율적으로 변환할 수 있게 됐고, 여러 개의 제어 조건이 붙은 복잡한 게이트도 더 간단하게 바꿔주는 새로운 합성 알고리즘이 적용됐다.

또한, 양자 회로를 구성할 때 복잡한 연산을 단순한 게이트들로 바꿔주는 솔로베이-키타예프(Solovay-Kitaev) 알고리즘은 러스트언어로 다시 구현돼, 속도와 성능이 크게 향상됐다.

한편 이번 릴리스부터 키스킷은 파이썬 3.9에 대한 지원을 공식적으로 중단했다. 2.3 버전부터는 파이썬 3.9가 완전히 제외된다.

IBM은 기존 키스킷 1.x 사용자를 위한 장기 지원 버전(LTS)인 v1.4를 별도로 제공하며 해당 버전은 9월까지 버그 수정, 2026년 3월까지 보안 패치를 제공할 예정이다.

IBM은 키스킷팀은 "양자 우위의 시대가 빠르게 다가오고 있으며, 2026년 말까지 실질적인 양자 우위가 반박할 수 없는 방식으로 입증될 것"이라고 전망했다. 이어 "이를 실현하기 위해서는 양자 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 커뮤니티 간의 협력이 필수적이며, 이러한 이유로 최근 Qiskit SDK의 C API 지원 확장에 개발 역량을 집중하고 있다"고 강조했다.