• 전자통신동향분석
• /
• 제37권2호
• /
• pp.1-10
• /
• 2022

Similar to present computers, quantum computers comprise quantum bits (qubits) and an operating system. However, because the quantum states are fragile, we need to correct quantum errors using entangled physical qubits with quantum error correction (QEC) codes. The combination of entangled physical qubits with a QEC protocol and its computational model are called a logical qubit and fault-tolerant quantum computation, respectively. Thus, QEC is the heart of fault-tolerant quantum computing and overcomes the limitations of noisy intermediate-scale quantum computing. Therefore, in this study, we briefly survey the status of QEC codes and the physical implementation of logical qubit over various qubit technologies. In summary, we emphasize 1) the error threshold value of a quantum system depends on the configurations and 2) therefore, we cannot set only any specific theoretical and/or physical experiment suggestion.

• 한국광학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.58-63
• /
• 2018

최근 양자프로세서와 관련한 연구개발이 본격화되면서 실제 수행가능 한 양자계산량도 계속 증가하고 있다. 이에 양자컴퓨팅은 본격적으로 활용화단계로 진입하고 있다고 볼 수 있다. 다만 아직은 큰 규모의 양자컴퓨팅이 가능하지 않기 때문에 작은 규모의 문제이지만 고전컴퓨팅으로는 해결하기 힘들고, 양자컴퓨팅으로는 효과적으로 계산할 수 있는 문제를 대상으로 하고 있다. 본 연구에서는 이와 관련하여 양자컴퓨터를 이용한 작은 크기의 양자시뮬레이션분야의 실질적인 계산성능에 대한 정량적인 분석 결과를 보고한다. 분석결과 현재까지의 결함허용 기반 양자컴퓨팅은 양자계산성능의 측면에서 다양한 문제점을 갖고 있음을 확인하였다. 본 연구에서는 이와 관련하여 향후 수행해야 할 연구개발 내용을 정리하였다.

• 정보과학회 논문지
• /
• 제43권7호
• /
• pp.751-762
• /
• 2016

본고에서는 양자역학 기반의 기계학습인 양자 기계학습의 현황과 전망을 조망하고자 한다. 양자역학 기반의 양자컴퓨팅이 보여준 혁신적인 계산속도 개선에 힘입어 기계학습 분야에 양자컴퓨팅 알고리즘을 적용하는 연구는 빅데이터 시대의 도래에 따라 최근 집중적인 관심을 받고 있다. 고전적인 기계학습 알고리즘들에 양자컴퓨팅을 접목하여 획기적인 속도개선을 가능하게 하는 알고리즘 연구들과 최초의 상용 양자컴퓨터로 화제가 되고 있는 양자 담금질 알고리즘 등을 중심으로 양자 기계학습의 최신동향과 가능성을 살펴보고자 한다.

• 정보보호학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.21-30
• /
• 2023

양자 컴퓨팅은 혁신적인 계산 패러다임으로, 큐비트를 사용하여 기존 슈퍼컴퓨터 상에서 복잡했던 문제들을 빠르게 해결할 수 있다. 다만 양자 컴퓨팅의 발전은 현대 암호의 보안성을 크게 위협함으로써 기존 암호화 시스템을 양자컴퓨팅에 안전한 암호화 시스템으로 전환하는 작업이 요구되고 있다. 현재 전세계 IT 기업들에서는 양자내성암호로의 전환과 관련하여 기존 암호 시스템과의 호환 그리고 새로운 암호의 보안성이라는 문제 해결을 위해 함께 연구 개발 중에 있다. 본 고에서는 양자컴퓨팅에 대비한 양자 내성 암호로의 전이 동향에 대해 조사하며 이와 관련된 문제, 전략 그리고 주요 고려 사항들에 대해 확인해 보도록 한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제28권3호
• /
• pp.1-9
• /
• 2023

본 논문에서는 양자컴퓨팅 기술을 활용해 유의미한 수준의 현실 문제를 해결하는 데 있어서 응용을 어렵게 하는 요인이 무엇인지 도출하고, 관련 연구 동향과 방향성을 제시한다. 이를 위해, 양자컴퓨팅 기술을 응용하는 일의 어려움을 이해하는 데 필요한 양자 역학의 기본 지식을 컴퓨터공학의 관점에서 정리하고, 현재 상용화된 양자 컴퓨터와 양자 프로그래밍 계층을 문헌을 통해 분석한다. 또한 클라우드 기반 상용 양자컴퓨팅 서비스의 현황과 활용 방안에 대한 분석과정을 통해, 현시점에서 양자컴퓨팅의 실용적 응용을 어렵게 하는 요인으로 양자 컴퓨터 프로그래밍에 대한 진입장벽과 노이즈가 존재하는 중규모 양자 컴퓨터에 대한 제약사항, 아직 성장 중인 오픈소스 생태계, 현실 문제 크기에 대한 시뮬레이션의 어려움의 네 가지 요인을 도출하고 관련 연구에 대한 동향과 방향성을 제시한다. 이를 통해, 양자컴퓨팅 기술의 실용적 응용을 위한 토대를 마련하는 데 기여할 것으로 기대된다.

• 전자통신동향분석
• /
• 제31권2호
• /
• pp.84-94
• /
• 2016

지난 60여 년간은 고전정보에 기반한 통신, 저장, 처리 능력이 비약적으로 발전하였다. 이 과정에서 가장 많이 사용된 방법은 정보소자의 크기를 감소시키는 방법이었는데, 이러한 접근법은 최근에 그 한계에 도달하고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 다양한 접근법이 연구되고 있으며, 궁극적으로는 양자역학적 현상에 기반하는 양자정보가 사용될 것으로 예상된다. 양자정보는 크게 계산성과 보안성을 향상시키는데, 이에 따라서 향후 ICT 전반에서 많은 변화가 생길 것으로 예상된다. 본고에서는 특히 양자정보에 기반한 양자컴퓨팅을 중심으로, 양자정보의 발현과 관련한 역사적 흐름, 양자정보에 기반한 정보처리의 핵심요소, 양자컴퓨팅 구현 방법론, 양자컴퓨팅 활용 방법론, 현재의 기술수준을 소개한다. 마지막으로 ICT의 경제의존도 및 사회몰입도가 높은 우리나라가 이러한 ICT패러다임의 전환기에서 과연 무엇을 어떻게 준비해야 하는지도 살펴본다.

• 정보보호학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.57-67
• /
• 2023

최근 양자 역학의 원리를 기반으로 하는 양자 컴퓨팅 기술이 발달하면서 양자 컴퓨터가 고전컴퓨터에 비해 이점을 가질수 있는 작업 중 하나인 양자 인공지능에 대한 연구들이 관심을 받고 있다. 최근에는 실제로 작은 규모의 문제에서는 양자 인공지능이 기존 인공지능 기술에 비해 이점을 얻을 수 있음이 여러 연구 사례들을 통해 확인되었다. 하지만 현재의 양자 컴퓨터는 많은 자원을 사용할 수 없는 오류가 있는 중간 규모의 양자 컴퓨터 (Noisy Intermediate-Scale Quantum, NISQ)이므로 아직까지는 고전 인공지능을 능가한다고 정의하기는 어렵다. 따라서 현재의 양자 인공지능 기술은 고전 컴퓨팅과 양자 컴퓨팅을 결합한 하이브리드 방식이 보다 활발히 사용되고 있는 상황이며, 제약적인 환경에서 동작하는 신경망 구조와 학습 기술들이 주가 되고 있다. 본 고에서는 NISQ 상에서의 양자 인공지능 기술들에 대해 자세히 알아본다.

• 전자통신동향분석
• /
• 제30권2호
• /
• pp.22-31
• /
• 2015

양자시스템을 모사하기 위한 양자컴퓨터의 가능성이 논의된 이후 약 30년이 지난 현재, 물리학 실험실에만 국한했던 양자역학은 정보이론, 보안, 통신, 컴퓨팅 등 기존 정보통신분야와의 결합을 통해 응용 가능성을 보여주는 연구가 진행되었고 통신분야에서는 절대 보안성을 가진 양자키 분배 시스템을 사용한 암호통신장비가 판매되고 있는 등 가시적 성과를 내고 있다. 또한, 컴퓨팅분야에서는 이온포획, 초전도, 스핀트로닉스 등 여러 가지 물리현상을 이용한 큐빗의 가능성을 보여주고 있으며 양자컴퓨팅 알고리즘 및 적용분야에 대한 연구가 진행 중이어서 멀지 않은 장래에 고전 컴퓨터보다 적어도 다항식적 속도향상을 갖는 양자컴퓨터가 등장할 전망이다. 본고에서는 선진국에서 진행되고 있는 양자통신 및 양자컴퓨팅 관련한 기술개발 동향을 소개하고자 한다.

• 정보보호학회지
• /
• 제32권1호
• /
• pp.57-63
• /
• 2022

공개키 암호에 치명적인 위협이 될 것으로 예상하는 양자 컴퓨터가 빠르게 발전하면서, 암호학계에서는 공개키 암호를 대체하기 위한 양자 내성 암호 개발이 주요 화두로 떠올랐다. 이와 더불어 양자 컴퓨팅 환경에서의 대칭키 암호 및 구조의 안전성에 관해서도 많은 연구가 제안됐다. 하지만, 해시함수에 대한 분석은 2020년 Hosoyamada와 Sasaki가 양자 컴퓨팅 환경에서 해시함수의 충돌쌍 공격을 제안하면서 비로소 연구자들의 관심을 받기 시작했다. 그들의 연구는 양자 컴퓨터를 이용할 수 있는 공격자가 고전 컴퓨터만을 이용할 수 있는 공격자보다 해시함수의 더 많은 라운드를 공격할 수 있음을 보여준다. 또한, 양자 컴퓨팅 환경에서 해시함수의 충돌쌍을 찾는 문제는 해시함수 자체의 안전성에도 영향이 있지만, 양자 내성 암호의 안전성에도 영향을 준다는 점에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 해시함수 충돌쌍 공격이 수행되는 양자 환경과 기 제안된 양자 충돌쌍 공격을 제시한다.

• 정보보호학회지
• /
• 제32권6호
• /
• pp.53-63
• /
• 2022

양자컴퓨팅 시대가 도래하면 현재까지 안전하다고 여겨지는 암호 알고리즘이 쉽게 해독될 수 있다. 이에 대비하기 위해 NIST에서는 PQC 알고리즘 개발 프로젝트를, 한국에서는 KpqC 프로젝트를 통해 양자컴퓨팅 대응 암호 알고리즘을 개발하고 있다. 양자컴퓨팅 시대에 안전한 새로운 암호 알고리즘 개발도 중요하지만, 암호취약점 발견이 일상이 될 경우 시스템 변경을 최소화하면서 기존 암호 알고리즘을 신규 암호 알고리즘으로 대체할 수 있는 암호화 선제대응력(Crypto Agility)에 대한 준비도 필요하다. 본 논문에서는 기존 시스템의 영향을 최소화하면서 암호 관련 요소들(암호 알고리즘, 암호 파라미터, 암호 프로토콜 등)을 대체하기 위해 필수적인 암호화 선제대응력 요구사항을 제안하고, 이를 실행하기 위해 정책기관에서 추진되어야 할 실행항목을 제시한다.