Q-READY: 하이브리드 양자-고전 애플리케이션을 위한 예측적 타당성 평가

양자 컴퓨팅 (Quantum computing)은 신흥 컴퓨팅 인프라로 빠르게 진화하고 있으며, 화학, 재료 과학, 물류, 금융과 같은 도메인의 실세계 문제뿐만 아니라 테스트 최적화 및 프로젝트 스케줄링과 같은 소프트웨어 엔지니어링 문제들을 해결하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 하이브리드 양자-고전 (Hybrid quantum-classical) 애플리케이션은 근미래의 하드웨어 제약 조건 하에서 기존 소프트웨어 시스템에 양자 역량을 통합할 수 있는 실질적인 경로를 제공하기 때문에 특히 중요합니다. 그러나 하이브리드 양자-고전 애플리케이션의 엔지니어링은 여전히 상당 부분 임시방편적(ad hoc)이며, 큐비트 부족, 노이즈, 제한된 연결성(connectivity)을 포함한 하드웨어 제약에 의해 제한됩니다. 본 논문에서는 비용이 많이 드는 구현을 수행하기 전에 하이브리드 솔루션의 타당성을 평가하기 위한 체계적인 방법론의 부재를 해결하기 위해 Q-READY를 제안합니다. 모델 주도 공학 (Model-Driven Engineering, MDE) 원칙에 기반한 모델 기반 시스템 엔지니어링 (Model-Based Systems Engineering, MBSE) 접근 방식으로 자리매김한 Q-READY는 요구사항 모델링 (requirements modeling), 문제 정식화 (problem formulation), 워크플로우 설계 (workflow design), 그리고 하드웨어 인지적 타당성 평가 (hardware-aware feasibility assessment)를 아우르는 구조화된 파이프라인을 구축합니다. 이를 통해 추적 가능한 시스템 수준 모델과 백엔드 인지적 추상화 (backend-aware abstractions)를 통해 현실적인 제약 조건 하에서 후보 솔루션에 대한 시뮬레이션 기반 평가 및 비교를 가능하게 합니다. 우리는 실행 중인 신용 포트폴리오 자본 평가 (credit-portfolio capital-assessment) 예시를 통해 이 파이프라인을 설명하며, 요구사항, 문제 구조, 전략 선택, 워크플로우 동작, 백엔드 가정 및 타당성 근거가 어떻게 일관된 엔지니어링 결정으로 연결될 수 있는지를 보여줍니다. Q-READY는 실행 가능한 모델링 (executable modeling), 제약 조건 평가, 그리고 예측 분석을 지원하는 환경으로 구상되었습니다. 기대되는 결과물로는 하이브리드 양자 애플리케이션 설계를 위한 체계적인 방법론, 지원 소프트웨어 플랫폼, 벤치마크 데이터셋, 그리고 경험적 설계 가이드라인이 포함됩니다.