이번 과제는 양자알고리듬을 적용해 심혈관질환의 전산유체역학(CFD) 분석 속도와 정확도를 대폭 높이고, 실제 임상 현장에서 양자컴퓨팅이 고전 컴퓨터 대비 우수한 성능을 내는 ‘양자이득’ 조건을 규명하는 데 초점을 맞춘다.

연구팀에는 서울성모병원 영상의학과(정정임·백경민·장수연) 및 순환기내과(윤종찬·최영·승재호), 서울시립대 안도열 명예석좌교수와 ㈜플로우닉스(하호진 대표, 이규한 연구소장)가 참여한다. 연구는 2026년부터 2028년까지 2년 6개월 동안 25억원의 국책 연구비를 지원받아 진행된다.

기존 CT나 MRI 등 해부학적 영상만으로는 혈류 속도와 압력, 혈관벽 마찰력 등을 파악하기 어려워 유체 물리 법칙을 적용하는 CFD 도입이 꾸준히 시도돼 왔다. 하지만 정밀도를 높일수록 연산량이 폭증해 실제 임상 적용에는 속도 지연이라는 한계가 뒤따랐다.

연구팀은 중첩 원리를 통해 방대한 경우의 수를 동시 탐색할 수 있는 양자컴퓨터를 활용해 이 같은 병목을 해결한다는 계획이다. 

변분양자알고리듬, 크릴로프 부분공간 탐색, 비마르코프 양자오류완화 등 4가지 첨단 기법을 결합해 고전적 CFD 대비 정밀도를 95% 이상 확보하는 것이 목표다. 연구는 대표적 지속성 부정맥인 심방세동을 시작으로 주요 심장질환 전반으로 넓혀갈 예정이다.

기관별로는 서울성모병원이 임상데이터 확보와 4D Flow MRI 기반 전향적 검증을 총괄하고, 서울시립대는 양자알고리듬 개발과 성능지표 산출을 전담한다. ㈜플로우닉스는 자체 개발한 혈류 분석 자동화 플랫폼 ‘플로우닉스 스트림라이너’로 양자 CFD 정확도를 검증한다.

연구책임자인 윤종찬 교수는 “환자별 맞춤 진단과 치료 핵심인 CFD 단계에 양자알고리즘을 적용해 임상에서 양자이득이 발현되는 조건을 입증하겠다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구팀은 2025년 미국 국립보건원(NIH) 양자컴퓨팅 챌린지와 2026년 클리블랜드 클리닉 주관 퀀텀 이노베이션 캐털라이저 프로그램에 한국에서 유일하게 연속 선정되며 글로벌 경쟁력을 이미 인정받은 바 있다.