Single photon detection for quantum cryptography = 양자 암호학 구현을 위한 단일 광자 측정

Mohamed Bourennane

Long wavelength quantum cryptography, single-photon detection and quantum entanglement applications

윤선현, 김아정

Shuichiro Inoue, Naoto Namekata

이성용, 정현수

본 고에서는 최근 IT-NT 융합 기술 중 각광받고 있는 양자 정보통신 기술의 기초 이론 및 최신 동향 그리고, 실제적인 시스템 구현을 위한 구성 요소들을 살펴보고자 한다. 양자정보통신 기술은 광자(光子)의 양자역학적 특성에 기반을 둔 기술로서 양자 이론과 밀접한 관련을 가진 기술 분야이다. 일반적으로 양자정보처리 기술은 크게 양자 컴퓨터(quantum computer)와 양자 암호화(quantum cryptography) 기술, 양자 통신(quantum communication) 등으로 구분된다. 양자정보통신의 각 분야 기술이 아직은 기초연구 수준에 있지만 세계적으로 그 중요성을 인식하고 대규모 투자를 아끼지 않는 분야이기 때문에, 이 분야에 대한 투자를 소홀히 하면 기술 종속 또는 기술 후진국으로 전락할 수도 있다. 그러므로, 본 고에서는 외국의 기술 발전 추세에 대처하고 자체적인 관련 기반 기술을 확보하기 위한 기초 이론과 기술 동향에 대해 간략히 살펴보기로 한다.

Eunyoung Cho, Gyu‐Il Cha

대규모 실용적 내결함성 양자 컴퓨팅 구현을 위해서는 시공간 자원 부담을 최소화하는 엄격한 양자 오류 정정 전략이 필수적이다. 물리적 오류는 논리 큐비트로 인코딩 되어 반복적으로 정정되며, 다양한 하드웨어 플랫폼에서 구현되는 신드롬 추출 회로는 체계적으로 최적화되고 있다. 이에 양자 오류 정정 분야에서 신드롬 측정 회로의 최적화 동향을 종합적으로 조사하여 정리하였다. 본문에서는 보조 큐비트 사용, 회로 깊이 및 게이트 수를 줄이고 병렬성을 향상시키며, 현실적인 회로 수준 잡음 모델을 통합하기 위한 최근 접근 방식을 종합적으로 검토한다. 특히 플래그 기반 신드롬 추출, 중간 회로 측정, 적응형 신드롬 추출 기법 등을 분석하고, 자동 합성과 다양한 하드웨어 시연 사례를 통해 실현 가능성과 성숙도를 논의한다. 마지막으로 최신 디코더 연구를 참조하여 회로 설계와 디코더의 공동 최적화 관점을 살펴보며, 향후 연구의 전략적 방향을 모색한다.

修一郎 井上, 直人 行方