초록 ▼

□ 연구개요
이번 연구에서는 양자레이더의 실현화를 목표로 하는 quantum illumination에 대하여 여러 성질을 연구하였고, 최근에 양자컴퓨터의 급격한 발전을 반영하기 위하여 연차보고서에서 언급한 양자알고리즘, 양자컴퓨터를 이용한 양자중력학 등도 연구하여 여러 편의 SCI 논문들을 발표하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
기존 연구개발계획서의 1차 년도 연구목표 “기존 two-mode Gaussian 양자상태를 이용한 양자조명 Review 및 분석”과 2차 년도 연구목표 “Three-mode Gauss

□ 연구개요
이번 연구에서는 양자레이더의 실현화를 목표로 하는 quantum illumination에 대하여 여러 성질을 연구하였고, 최근에 양자컴퓨터의 급격한 발전을 반영하기 위하여 연차보고서에서 언급한 양자알고리즘, 양자컴퓨터를 이용한 양자중력학 등도 연구하여 여러 편의 SCI 논문들을 발표하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
기존 연구개발계획서의 1차 년도 연구목표 “기존 two-mode Gaussian 양자상태를 이용한 양자조명 Review 및 분석”과 2차 년도 연구목표 “Three-mode Gaussian 양자상태를 이용한 symmetric/asymmetric-strategy 양자조명”는 모두 연구를 수행하였다. 그 결과 기존의 거의 optimal이라고 알려진 two-mode squeezed vacuum state를 이용한 quantum illumination보다 signal mode당 photon 수가 어느 정도 작은 경우 three-mode maximally entangled Gaussian상태를 이용하면, error probability가 더 적어진다는 사실을 밝혔다. 또한 기존 연구개발계획서에는 언급을 안했지만 quantum illumination에서 quantum advantage를 만들어주는 물리적 resource에 대하여도 연구하였다. 그리고 양자알고리즘의 경우 수소원자의 electric polarizability를 양자컴퓨터로 계산하는 알고리즘을 개발하여, 계산된 값과 기존의 perturbation결과와 비교 분석을 하였다. 양자컴퓨터를 이용한 양자중력학 연구에서 도 블랙홀의 여러 문제, 초기 우주의 문제들도 연구를 수행하였다. 다만 연차보고서에서 언급한 양자컴퓨터에 관련된 연구를 수행하느라 시간제약상 3차 년도 연구 목표 “일반적 N -mode를 이용한 양자조명, Multipartite 양자 얽힘을 이용하는 양자 조명”는 아직 연구를 수행하지 못하였다. 연구기간이 끝났지만 지속적으로 연구를 수행하여 이 연구목표에 대해서도 연구결과를 발표할 것이다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서의 연구결과들은 향 후 다음 사항에 많이 응용될 것으로 기대하고 있다.
• Three-mode Gaussian 양자상태를 이용한 symmetric/asymmetric-strategy 양자 조명
Quantum illumination에서 앞으로 더욱 optimal한 Gaussian 혹는 non-Gaussian 양자상태를 찾는데 동기를 부여할 것으로 판단된다.
• Quantum illumination에서의 quantum advantage를 만드는 물리적 resource Quantum entanglement외의 다른 물리적 resource를 찾는데 동기를 부여할 것으로 판단된다.
• Quantum algorithm연구
향 후 여러 원자물리, 양자화학, 유체역학을 양자컴퓨터를 사용하여 연구할 때 많이 응용되리라 생각한다.
• 양자컴퓨터를 이용한 quantum gravity 연구
향 후 블랙홀에서의 여러 문제들, 초기우주에서 나타나는 Planck scale에서의 여러 문제들, 그리고 그 외의 다른 quantum gravity 문제를 연구할 때 많이 응용되리라 생각한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• (1) Three-mode Gaussian 양자상태를 이용한 symmetric-strategy 양자조명 ... 4
• (2) Three-mode Gaussian 양자상태를 이용한 asymmetric-strategy 양자조명 ... 5
• (3) Quantum illumination에서 entanglement의 역할 ... 6
• (4) Quantum algorithm: 수소원자의 electric polarizability 계산 ... 8
• (5) 양자컴퓨터를 이용한 quantum gravity 연구 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 32