 |
이번 연구는 가톨릭의대 서울성모병원 영상의학과 정정임 교수 및 순환기내과 윤종찬 교수, 미국의 양자기술 전문기업 Singularity Quantum과의 협업 및 메릴랜드 대학교 국립양자연구소(Q-Lab), 그리고 아마존 AWS의 지원을 통해 이루어졌다.
해당 챌린지는 미국국립보건원(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 및 계획을 제안하여 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.
안도열 교수는 7대 수학의 난제로 알려진 나비에-스토크스(Navier-Stokes) 방정식 해결을 위한 양자 알고리즘을 개발했으며, 본인이 설계한 양자 오류 완화(QEM:Quantum Error Mitigation)의 비마르코프(Non-Markovian) 비용함수를 사용하여 양자컴퓨터의 연산 결과를 복원하는 이론적 모델을 확립하였다. 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.
이러한 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 32.5억원 규모‘NISQ 환경에서 저부하, 고효율 양자 오류 경감 기술 개발 및 응용’ 과제의 지원을 받아 수행하였다.
한편, 안도열 교수는 반도체 레이저와 양자 정보통신에 대한 연구 업적을 세계적으로 인정받아 2005년 IEEE 펠로우, 2009년 미국물리학회(APS) 펠로우에 선정됐으며, 2016년 일리노이대학교 졸업생 중 뛰어난 업적과 공로를 이룬 인물에게 수여하는 명예 동문상인 ‘Distinguished Alumni Award’를 수상한 바 있다. 또한, 지금까지 250여 편의 SCI 논문을 발표하고 40여 건의 국제 특허를 획득했다.
[저작권자ⓒ 대학저널. 무단전재-재배포 금지]
