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초록
Since Richard Feynman presented the concept of quantum computers, quantum computing have been identified today overcoming the limits of supercomputing in various applications. Quantum hardware has steadily developed into 50 to hundreds of qubits of various quantum hardware technologies based on superconductors, semiconductors, and trapped ions over 40 years. However, it is possible to use a NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum) level quantum device that currently has hardware constraints. In addition, the software environment in which quantum algorithms for problem solving in various applications can be executed is pursuing research with quantum computing software such as programming language, compiler, control, testing and verification. The development of quantum software is essential amid intensifying technological competition for the commercialization of quantum computers. Therefore, this paper introduces the trends of the latest technology, focusing on quantum computing software platforms, and examines important software component technologies.

서론
양자컴퓨팅 소프트웨어 계층에서 그림 1과 같이 양자 프로그래밍 언어로 기술된 양자 알고리즘은 컴파일러를 통해 특정 양자 하드웨어 도메인에 최적화된 양자 명령어로 변환된다[1,2]. 이 과정에서 현재 양자컴퓨팅 구현 수준에 따라 양자 오류 정정 과정이 추가되고, 논리 큐비트 연산이 다수의 물리 큐비트에 기반한 실제 물리 연산으로 변환된 후 최 종 단계에서 대상 양자 프로세서를 구동하는 제어 펄스를 생성하는 양자 명령어로 변환된다. 따라서 양자컴퓨팅 환경은 고전컴퓨팅과 유사한 정도의 추상화 수준과 컴파일 및 디버깅 도구를 갖추어야 더 효율적이고 프로그래밍 오류가 최소화된 양자 알고리즘의 구현이 가능하게 된다.

최근 다양한 양자 소자 기술에 기반한 양자 하드웨어 기술 연구가 빠르게 진척되어 50~150큐비트 규모의 양자 프로세서 개발로 이어지고 있다. 그러나 이 양자 하드웨어는 아직 독자적인 컴퓨팅 시스템으로 운영되기에는 구성 요소의 기술 완성도가 낮아 고전 컴퓨터의 이종 컴퓨팅 환경과 같은 계산 가속기 형태로 운영되고 있다[3]. 즉, 고성능 컴퓨터의 계산 가속기 형태로 양자컴퓨터를 연동하여 이종 컴퓨팅 환경으로 활용한다. 이와 같은 계산 가속기 유형의 상용 양자컴퓨팅 시스템으로는 Qiskit(IBM), Cirq(Google Quantum AI), QCS(Rigetti), Azure Quantum(Microsoft), Braket(AWS), Quantum Leaf(Baidu), Alibaba Quantum Computing Cloud(Alibaba)를 제공하고 있다[4,5]. 또한 초전도체 방식의 Forest(Rigetti), 이온 트랩 방식의 IonQ, 양자 어닐링 방식의 Ocean(D-Wave) 플랫폼 등이 있다. 현재 다양한 양자 큐비트 소자 기술이 경쟁하고 있지만, 본고는 초전도체 기반 최근 3년간의 양자컴퓨팅 플랫폼을 중심으로 양자 프로그래밍 언어와 컴파일러, 시스템 검증 기술 관련 분야에 국한하여 최신 기술 동향을 정리하였다[6-10]. 최종적으로 본고에서는 양자컴퓨팅 소프트웨어 계층의 요소 기술 동향을 분석하고, 이 분야에서 향후 해결해 가야 할 기술적 도전 과제에 대해 분석하고자 한다.