초록 ▼

Ⅳ. 연구결과
고성능 양자컴파일 관련하여서는, Controlled-Rz(π/4)의 경우 기존 36개에서 22개의 결함허용 게이트로 감소시키는 컴파일 기술을 개발하였다. 추가적으로, 이를 적용하여 Quantum Fourier Transform에서는 3배 정도가 향상됨을 확인하였다.

고성능 결함허용 기술 관련하여서는, Surface Code에서 양자알고리즘을 시스템 수준으로 합성하는 과정에서 Dynamic 큐빗 배치 방식을 고안하였다. 개발된 합성기술을 결함허용 양자컴퓨팅에서 요구되는 T 게이트를 구현하는데 사용되는

Ⅳ. 연구결과
고성능 양자컴파일 관련하여서는, Controlled-Rz(π/4)의 경우 기존 36개에서 22개의 결함허용 게이트로 감소시키는 컴파일 기술을 개발하였다. 추가적으로, 이를 적용하여 Quantum Fourier Transform에서는 3배 정도가 향상됨을 확인하였다.

고성능 결함허용 기술 관련하여서는, Surface Code에서 양자알고리즘을 시스템 수준으로 합성하는 과정에서 Dynamic 큐빗 배치 방식을 고안하였다. 개발된 합성기술을 결함허용 양자컴퓨팅에서 요구되는 T 게이트를 구현하는데 사용되는 Magic State Distillation(MSD) 프로토콜의 합성에 적용하였으며, 이를 통해 MSD의 회로길이가 14임을 확인하였다. 이를 다시 시스템 수준에 적용한 결과 Shor-32(32비트 입력에 대한 Shor 알고리즘의 구동) 기존 방식에 비해서 양자컴퓨팅 계산 성능이 6000배 정도 향상됨을 확인하였다.

고성능 반도체 큐빗 기술 관련하여서는, 게이트 성능 향상을 위하여 99.9% 수준 1-큐빗 게이트 정확도를 갖기 위한 제어신호 최적화 기술을 고안하였다. 이를 실험적으로 확인하기 위하여 현재 반도체 양자점 큐빗 설계 및 제작을 완료하였으며, 큐빗 확보 후 성능평가를 진행할 예정이다.

양자컴퓨팅 설계 및 성능 분석시스템과 관련하여서는, 앞서 제안된 다양한 고성능 결함허용 양자컴퓨팅 기술을 평가할 수 있는 형태로 기능적 측면에서 확장되었다. 또한, 다양한 인자들의 통합적 비교평가가 용이하도록 사용자 환경을 개선하였다.

(출처 : 요약문 5p)

Abstract ▼

Ⅳ. RESULTS
With respect to high-performance quantum compilation, we have developed a compilation technique that reduces the Controllable-Rz(π/4) from the existing 36 to 22 fault-tolerant gates. We also realized that when the approach is used for quantum Fourier transform, the circuit complexity c

Ⅳ. RESULTS
With respect to high-performance quantum compilation, we have developed a compilation technique that reduces the Controllable-Rz(π/4) from the existing 36 to 22 fault-tolerant gates. We also realized that when the approach is used for quantum Fourier transform, the circuit complexity can be reduced by 3 times.

As for the high performance fault tolerance technique, we have devised a dynamic qubit allocation method during synthesizing the quantum algorithm at the system level under the surface code. In order to apply this to actual situation, we applied it to the synthesis of magic state distillation protocol used to implement T gate, and confirmed that the circuit length of this protocol is 14. Finally, we found that when the method is applied for the Shor-32(input size is 32-bit), the overall computation time can be reduced by 6000 times.

Regarding high-performance qubit technology, we have designed a control signal optimization technique to have accuracy level of 99.9% for 1-qubit gate. In order to confirm this experimentally, we have completed the design and manufacture of semiconductor quantum dot qubit, and we will perform performance evaluation after securing qubit.

With regard to the functional and performance improvement of the quantum computing design and performance analysis system, it has been basically extended to include the above-described high-performance element technologies, and the user environment is improved so as to facilitate relative comparison of various performance factors.

(출처 : ABSTRACT 9p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• ABSTRACT ... 7
• 목차 ... 12
• 표목차 ... 14
• 그림목차 ... 15
• 제 1 장 연구 배경 및 목표 ... 18
• 제 1 절 연구 배경 ... 18
• 제 2 절 연구 목표 ... 20
• 1. 컴파일 ... 20
• 2. 결함허용 ... 21
• 3. 큐빗 ... 22
• 제 3 절 연구 목표 달성정도 ... 23
• 1. 기술개발 성과지표 달성정도 ... 23
• 2. 연구산출물 성과지표 달성정도 ... 25
• 제 4 절 연구 수행 체계 ... 27
• 제 2 장 연구 내용 ... 29
• 제 1 절 컴파일 ... 29
• 1. Controlled-Rz(θ)의 효율적인 분해 기술 ... 29
• 2. 양자 푸리에 변환의 효율적인 분해 기술 ... 35
• 3. 가상 양자머신 기반 양자컴퓨팅 시스템 기술 ... 40
• 제 2 절 결함허용 ... 43
• 1. Surface Code 물리적 큐빗 수준 시스템 합성 기술 ... 43
• 2. Surface Code 맞춤형 Magic State Distillation 프로토콜 구현 기술 ... 47
• 3. 소규모 양자컴퓨팅 디바이스 제어 기술 ... 53
• 제 3 절 큐빗 ... 57
• 1. 다중 양자점 큐빗 설계 및 제작 기술 ... 57
• 2. 게이트 구동시간 단축을 위한 제어 펄스 기술 ... 61
• 3. 자체 양자컴퓨팅 플랫폼 구동을 위한 양자점 큐빗 제작 기술 ... 64
• 4. 양자 오류 정정 최적 시기 탐색 기술 ... 72
• 제 4 절 양자컴퓨팅 설계 및 성능평가 시스템 ... 76
• 1. 사용자 편의성 개선 기술 ... 76
• 제 3 장 연구 주요 실적 ... 80
• 제 1 절 Controlled-Rn의 효율적인 분해 기술 ... 80
• 제 2 절 대규모 양자컴퓨팅을 위한 계층적 시스템 매핑 기술 ... 87
• 제 3 절 이종 양자오류보정부호 기반 논리적 벨 양자상태 생성 기술 ... 90
• 제 4 절 오류정정 최적 싸이클 분석 기술 ... 92
• 제 5 절 양자컴퓨팅 설계 및 성능 평가 시스템 기술 ... 94
• 제 4 장 연구 성과 활용 ... 97
• 제 1 절 연구결과의 활용 계획 ... 97
• 1. 지속적인 고성능 양자컴퓨팅 기술 개발에 활용 ... 97
• 2. 양자컴퓨팅 실현에 적용 ... 97
• 제 2 절 향후 파급효과 ... 98
• 1. 고성능 양자컴퓨팅 활용 가능 ... 98
• 2. 지능정보화 사회의 구현에 기여 ... 98
• 3. 4차 산업혁명에의 기여 ... 98
• 제 5 장 결론 ... 99
• 제 6 장 향후 계획 ... 100
• 참고문헌 ... 102
• 끝페이지 ... 103