일본산업뉴스요약

양자 활용의 5가지 사례
혼다는 신소재 고속 개발, 시오노기제약은 신약 개발 2부

-- (4)시오노기제약, 양자 계산으로 신약 개발 연구를 효율화 --
시오노기제약은 신약 개발에 양자 기술을 활용하고 있다. 양자 어닐링 기술과 기계학습을 결합한 화합물 생성 모델을 구축했다. 이를 통해 기존의 기계학습에 비해 의약품으로서 필요한 복수의 조건을 동시에 만족하는 후보 화합물을 보다 많이 도출할 수 있게 되었다. 의약품 개발의 초기 단계를 효율화함으로써 개발 기간과 코스트가 낮아질 가능성이 있다.

기계학습으로 의약품 후보가 될 화합물을 탐색하는 방식에서는 약효, 물·기름에 대한 용해성, 대사 안정성 등 복수의 조건을 동시에 만족하는 전역 최적해를 구하기 어렵다.  지금까지는 일부 조건만을 만족하는 국소 최적해를 구하는데 그친다는 것이 해결 과제였다. 시오노기제약은 최적화 문제에 특화된 양자 어닐링 기술을 활용해 전역 최적해를 구했다.

이 화합물 생성 모델은 양자 어닐링 방식의 양자컴퓨터를 개발하는 미국 D-Wave Quantum과의 공동 연구를 통해 개발했다. 이 기술을 사용하면 이미 승인된 의약품의 성질과 얼마나 유사한지를 나타내는 지표인 '약물 적합성 정량화(QED: Quantitative Estimate of Drug-likeness)'가 높은 화합물을 생성할 수 있다.

시오노기제약은 D-Wave Quantum의 최신 기술인 '패스트 어닐링' 활용도 추진하고 있다. 이 기술은 큐비트가 외부 열 등의 영향을 받기 전에 계산을 끝내는 구조로, 보다 짧은 시간 안에 최적해를 구할 수 있다. 의약품 후보 화합물 탐색에서도 최적해 생성 확률이 향상될 가능성이 있다. 시오노기제약 의약종합연구소의 구누기(功刀) 주임연구원은 "양자컴퓨터는 약에 적합한 화합물을 보다 많이 생성할 수 있어 신약 개발 연구에 유용할 것으로 보인다"라고 말했다.

-- (5)NTT도코모, 통신 구역을 최적화 --
NTT도코모는 휴대전화와 기지국 간의 통신량을 줄이는 알고리즘을 개발해 전국 통신 네트워크에 상용 도입한 성과를 발표했다. 복수의 기지국이 그룹이 되어 담당하는 통신 구역을 휴대전화의 이동을 고려하면서 통신량을 줄일 수 있도록 최적화했다.

이동 통신에서는 복수의 기지국을 1개의 통신 구역으로 묶는다. 이 통신 구역의 크기에 따라 휴대전화 디바이스가 발신하는 위치 등록 신호와 착신 시 기지국이 보내는 페이징 신호가 각각 증감한다. 통신 구역을 나누는 조합의 수가 방대해 기존 컴퓨터로는 계산이 어려웠다.

NTT도코모는 이번에 양자 어닐링 기술을 활용해 이러한 트레이드오프 관계에 있는 2종류의 신호 통신량을 동시에 줄일 수 있는 구역 설정 최적화를 시도했다. 신호의 통신량이 줄어들면 무선 리소스를 확보할 수 있어 통신 속도 향상으로 이어진다.

실제로 이 방식을 도입한 결과, 피크 시간대에 위치 등록 신호가 65.3% 감소했고, 페이징 신호도 7.0% 줄었다. 통신 구역 최적화를 통해 통신 속도 향상과 운영 비용 절감을 기대할 수 있다. IoT(사물인터넷) 기기 보급 등으로 네트워크 부하가 증가하고 있는 가운데 이 기술을 통해 부하를 낮출 수 있을 것으로 NTT도코모는 전망하고 있다.

NTT도코모는 2024년에 양자 어닐링 기술을 활용한 통신 구역 최적화 기술을 실증, 2025년부터 상용 기지국에 도입·운용하고 있다. NTT도코모는 양자 기술의 상용화를 위해 기술 우선이 아닌 과제 중심의 개발을 이어나갈 방침이다.

NTT도코모 R&D전략부의 후쿠다(福田) 주임은 "과제 베이스로 양자 기술 응용을 생각하는 것이 중요하다"라고 말했다. NTT도코모는 올해부터 금융 등 타 분야로도 양자 어닐링 기술 도입을 확대할 예정이다.

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