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문제 정의
- 양자연산을 구현하기 위한 단일광자 생성, 제어, 검출 등 요소 기술과 집적광학계를 활용한 집적 양자포토닉스에 대해 소개하였다. 또한 현재 구현 가능한 수준의 양자컴퓨터를 실용적인 문제에 적용하고자 하는 NISQ 연구와 관련하여, 광자기반 양자연산의 Hilbert 공간 규모를 늘리기 위한 노력과 양자화학과 머신러닝 등 실제 문제에 양자컴퓨터를 활용하고자 하는 연구를 소개하였다. 양자광학과 양자정보 연구의 많은 기술적 진보에도 불구하고 유용한 광자기반 양자컴퓨터의 구현까지는 많은 기술적 어려움이 남아있다.
- 양자연산 역시 큐빗을 생성하고, 큐빗의 양자상태를 제어한 후 큐빗이 가지는 결과를 측정하는 것으로 생각할 수 있다. 본 섹션에서는 이러한 광자 큐빗 기반 양자연산의 기본 요소기술과 연구 동향을 살펴본다.
- 이중 특히 광자는 양자정보 연구 초기부터 실험적으로 중요한 위치를 차지하고 있으며, 최근에는 양자통신과 양자연산 응용으로 그 연구 분야가 확대되고 있다. 본고에서는 광자를 이용한 양자연산 연구를 소개하고, 최근 연구동향에 대해 알아보고자 한다.
- 본고에서는 단일광자를 이용한 양자컴퓨팅 연구에 대해 알아보았다. 양자연산을 구현하기 위한 단일광자 생성, 제어, 검출 등 요소 기술과 집적광학계를 활용한 집적 양자포토닉스에 대해 소개하였다.
- 앞서 광자 큐빗 기반의 양자연산을 위한 기초적인 동작 원리와 기술 요소를 살펴보았다. 광자기반 양자정보 연구는 개념적으로 양자광원, 선형광학계, 그리고 광자검출을 통해 이루어진다.
- 본고에서는 단일광자를 이용한 양자컴퓨팅 연구에 대해 알아보았다. 양자연산을 구현하기 위한 단일광자 생성, 제어, 검출 등 요소 기술과 집적광학계를 활용한 집적 양자포토닉스에 대해 소개하였다. 또한 현재 구현 가능한 수준의 양자컴퓨터를 실용적인 문제에 적용하고자 하는 NISQ 연구와 관련하여, 광자기반 양자연산의 Hilbert 공간 규모를 늘리기 위한 노력과 양자화학과 머신러닝 등 실제 문제에 양자컴퓨터를 활용하고자 하는 연구를 소개하였다.
- 따라서 최근에는 현재의 기술로 구현할 수 있는, 또는 가까운 미래에 구현할 수 있을 것으로 기대되는 수준의 양자연산 장치를 제한된 분야라 할지라도 실용적으로 활용하고자 하는 비범용 양자연산에 대한 연구가 널리 이루어지고 있다. 이러한 비범용 양자연산 연구는 이른바 noisy intermediate-scale quantum (NISQ) 장치, 즉 오류가 있는 수십개의 큐빗으로 구성된 양자컴퓨터를 구현하고, 이를 실제로 활용하는 것을 목표로 한다.
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