• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권11호
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• pp.2702-2719
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• 2013

A new optimal scheme based on curvelet transform is proposed for retinal image enhancement (RIE) using real-coded quantum genetic algorithm. Curvelet transform has better performance in representing edges than classical wavelet transform for its anisotropy and directional decomposition capabilities. For more precise reconstruction and better visualization, curvelet coefficients in corresponding subbands are modified by using a nonlinear enhancement mapping function. An automatic method is presented for selecting optimal parameter settings of the nonlinear mapping function via quantum genetic search strategy. The performance measures used in this paper provide some quantitative comparison among different RIE methods. The proposed method is tested on the DRIVE and STARE retinal databases and compared with some popular image enhancement methods. The experimental results demonstrate that proposed method can provide superior enhanced retinal image in terms of several image quantitative evaluation indexes.

• 정보교육학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.507-518
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• 2016

본 논문에서는 STEAM 교육과 미래 유망직종인 컴퓨터 전문가 중 하나인 양자컴퓨터 전문가 대한 간접 체험의 기회를 제공하고자 국가수준 교육과정과의 연관성을 분석하여 초등학교 3-4학년을 위한 양자컴퓨터 전문가에 대하여 알아보고 자신의 진로와 연관지어 생각해볼 수 있는 STEAM 교육프로그램을 개발하였다. 하지만 초등학생들이 물리학 중 가장 어렵다는 양자역학을 근본으로 하는 양자컴퓨터의 기본이론을 이해하는 것이란 거의 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 게이미피케이션 메카니즘을 적용하여 양자역학 원리를 배울 수 있는 STEAM 프로그램을 제안하였다. 학생들이 흥미를 유발하고 양자컴퓨터의 가장 기본적인 원리 중 하나인 양자스핀과 양자컴퓨터와 연관된 양자암호, 그리고 아직 양자컴퓨터의 미완성 등을 간접적으로 체험할 수 있도록 교재를 개발하였으며, 이를 현장에 직접 적용하였다. 본 연구에서 제공하는 진로 STEAM 교육프로그램은 IT관련 진로 탐색과 관련 소양 함양에 긍정적인 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제10권3호
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• pp.316-330
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• 2008

This paper proposes a novel method for transporting various types of user traffic effectively over the next generation network called integrated services digital network 3 (ISDN3) (or quantum network) using quantum packets. Basically, a quantum packet comprises one or more 53-byte quanta as generated by a "quantumization" process. While connection-oriented traffic is supported by fixed-size quantum packets each with one quantum to emulate circuit switching, connectionless traffic (e.g., IP packets and active packets) is carried by variable-size quantum packets with multiple quanta to support store-and-forward switching/routing. Our aim is to provide frame-like or datagram-like services while enabling cell-based multiplexing. The quantum packet method also establishes a flexible and extensible framework that caters for future packetization needs while maintaining backward compatibility with ATM. In this paper, we discuss the design of the quantum packet method, including its format, the "quantumization" process, and support for different types of user traffic. We also present an analytical model to evaluate the consumption of network resources (or network costs) when quantum packets are employed to transfer loss-sensitive data using three different approaches: cut-through, store-and-forward and ideal. Close form mathematical expressions are obtained for some situations. In particular, in terms of network cost, we discover two interesting equivalence phenomena for the cut-through and store-and-forward approaches under certain conditions and assumptions. Furthermore, analytical and simulation results are presented to study the system behavior. Our analysis provides valuable insights into the. design of the ISDN3/quantum network.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제10권4호
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• pp.101-106
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• 2021

양자 알고리즘과 양자 컴퓨터는 우리가 현재 사용하고 있는 많은 암호들의 안전성을 깨뜨릴 수 있다. 그루버 알고리즘을 n-bit 보안레벨을 가지는 대칭키 암호에 적용한다면 보안레벨을 (n/2)-bit 까지 낮출 수 있다. 그루버 알고리즘을 적용하기 위해서는 오라클 함수에 대칭키 암호가 양자 회로로 구현되어야 하기 때문에 대상 암호를 양자 회로로 최적화하는 것이 가장 중요하다. 이에 AES 또는 경량 블록암호를 양자 회로로 구현하는 연구들이 최근 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 국산 경량 블록암호 LEA를 양자 회로로 최적화하여 구현 하였다. 기존의 LEA 양자회로 구현과 비교하여 양자 게이트는 더 많이 사용하였지만, 큐빗을 획기적으로 줄일 수 있었으며 이러한 트레이드오프 문제에 대한 성능 평가를 수행하였다. 마지막으로 제안하는 LEA 양자 회로에 그루버 알고리즘을 적용하기 위한 양자 자원들을 평가하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제30권5호
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• pp.771-780
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• 2020

양자키분배(QKD)는 양자컴퓨터의 위협으로부터 안전하게 비밀키를 나누어 갖는 키공유 프로토콜 중 하나이다. 일반적으로 QKD 장치에 연결되는 암호장치는 경합조건 발생과 구현의 복잡성 때문에 송신자 또는 수신자의 역할을 설치할 때부터 적용한다. 기존 QKD 시스템은 링크용 암호장치에 주로 적용되었기 때문에 암호장치의 송·수신자 역할을 고정하여도 문제가 없었다. 암호장치와 QKD 장치가 공급하는 양자키의 종속성을 제거하여, QKD 네트워크로 유연하게 확장할 수 있는 새로운 QKD 시스템 및 프로토콜을 제안하였다. 기존 QKD 시스템에서는 암호장치가 요청하는 비밀키를 양자키로 직접 분배하였으나, 제안한 QKD 시스템에서는 난수로 생성한 비밀키를 암호장치에 분배한다. 두 QKD 노드 사이에서 미리 나누어 가진 송신용 및 수신용 양자키를 이용하여 비밀키를 암호화하고 전달하는 구조를 제안하였다. 제안한 QKD 시스템은 QKD 장치들 사이에서 공유한 양자키의 의존성을 제거하여 암호장치의 고정된 송·수신자 역할이 필요 없다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.40-43
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• 2014

Quantum information processing using superconducting qubit based on Josephson junction has become one of the most promising candidates for possible realization of a quantum computer. In the heart of the qubit circuits, the superconducting microwave resonator plays a key role in quantum operations and measurements, which enables single-photon level microwave quantum optics. During last decade, the coherence time, or the lifetime of the quantum state, of the superconducting qubit has been dramatically improved. Among several technological innovations, the improvement of superconducting microwave resonator's quality has been the main driving force in getting the qubit performance almost ready for elementary quantum computing architecture. In this paper, I will briefly review very recent progresses of the superconducting microwave resonators especially aimed for quantum device applications during the last decade. The progresses have been driven by ingenious circuit design, material improvement, and new measurement techniques. Even a rather radical idea of three-dimensional large resonators have been successfully implemented in a qubit circuit. All those efforts contributed to our understanding of the qubit decoherence mechanism and as a result to the improvement of qubit performance.

• 전자공학회논문지A
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• 제33A권4호
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• pp.121-128
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• 1996

The impact ionization rate of thethighly-doped AlGaAs/GaAs quantum well structure is calculated, which is an important parameter ot design theinfrared detector APD and the novel neural device. In conjunction with ensemble monte carlo method and quantum mechanical treatment, we analyze the effects of the parameters of quantum well structure on the impact ionization rate. Since the number of the occupied subbands increases while the energy of the subbands decreases as the width of quantum well increases, the impact ionization rate increases in the range of th esmall well width but gradually the increament slows down and is finally saturated. Due to the effect of the energy of the injected electrons into the quantum well and the tunneling through the barrier, the impact ionization rate increases for the range of the small barrier width and decreases for the range of the large barrier width. Thus, there exists a barrier width to maximize the impact ionzation rate for a mole fraction x, and the barrier width moves to the larger vaue as the mole fraction x increases. The impact ionization rate is much more sensitive to the variation of the doping density than that of the other quantum well parameters. We found that there is a limit of the doping density to confine the electronics in the quantum well effectively.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권1호
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• pp.287-304
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• 2022

With the development of quantum computers, ring signature schemes based on large integer prime factorization, discrete logarithm problem, and bilinear pairing are under threat. For this reason, we design a ring signature scheme based on lattice with a fixed verification key. Compared with the previous ring signature scheme based on lattice, our design has a fixed verification key and does not disclose the signer's identity. Meanwhile, we propose an anonymous electronic voting scheme by using our ring signature scheme based on lattice and (t, n) threshold scheme, which makes up for the lack of current anonymous electronic voting that cannot resist attacks of the quantum computer. Finally, under standard model (SM), we prove that our ring signature scheme based on lattice is anonymous against the full-key exposure, and existentially non-forgeable against insider corruption. Furthermore, we also briefly analyze the security of our anonymous electronic voting scheme.

• 한국통신학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.629-639
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• 1992

본 논문에서 근거리 통신망에서의 정보보호 취약성, 요구 서비스, 정보보호 적용대안에 대하여 정리하고, 근거리 통신망에 적합한 새로운 키이 분배 방식을 제안하였다. 제안된 방식은 Time Quantum을 암호화 키이에 적용하여 암호화 키이 사용시간과 키이를 이용한 암호화 메시지 양을 제한하였다. 제안된 방식은 키이 concurrency와 상대방에 대한 인증을 더욱 확실하게 할 수 있으며, 프레임 단위 도청으로 인하여 암호화 키이 노출이 발생하더라도 전체 전송 메시지의 내용을 알 수 없으므로 정보보호 및 안정성을 더욱 강화하는 특징을 갖도록 하였다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제51권9호
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• pp.397-407
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• 2002

A new simulator which predicts the quantum effect in NMOSFET structure is developed. Using the self-consistent method by numerical method, this simulator accurately predicts the carrier distribution due to improved calculation precision of potential in the inversion layer. However, previous simulator uses analytical potential distribution or analytic function based fitting parameter Using the developed simulator, threshold voltage increment and gate capacitance reduction due to the quantum effect are analyzed in NMOS. Especially, as oxide thickness and channel doping dependence of quantum effect is analyzed, and the property analysis for the next generation device is carried out.