양자컴퓨터 시대를 위한 준비

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양자컴퓨터 시대를 위한 준비
제안자 이상훈, 이우현
자문교원 강효상
연도 2020
타입 B형 과제
코스 프란시스 크릭
매칭여부 Yes
참여학생수 5
소개동영상

제안 배경

'나노 기술 한계'로 인해 현존 하는 고전컴퓨터 기술은 '터널링 현상'을 극복하지 못하는 한계를 겪고 있다. 양자컴퓨터는 양자의 중첩, 얽힘 현상을 통해 이와 같은 한계를 극복할 수 있다. 양자 컴퓨터의 기본 단위인 Qubit는 0과 1을 동시에 갖는다는 특성을 가져, 고전컴퓨터의 단위인 bit보다 조합할 수 있는 경우의 수가 매우 많다. 양자컴퓨터를 통해서는 고전컴퓨터로는 행할 수 없는 다양한 일들을 해낼 수 있다. 양자컴퓨터가 현실화하면 현존 디지털 암호체계가 위협을 받게 된다. 기존 암호체계는 대부분 소인수분해 문제 풀이의 난해성에 기초하는데, 쇼어 알고리즘(양자컴퓨터로만 실행할 수 있는 알고리즘)으로 슈퍼컴퓨터로 수천년이 걸리는 소인수분해도 몇 시간이면 풀어낼 수 있는 것으로 알려졌다. 이러한 위협을 대비하기 위해서는 전혀 새로운 보안체계가 필요하게 된다. 또 양자컴퓨터는 입자들의 미시적 운동을 분석하는 학문들에서 큰 도약을 이끌어낼 수 있다.

과제 목표

양자컴퓨터 기술에 대한 전반적 이해를 한 후, 양자 컴퓨터 시대가 도래했을 때 사용될 수 있는 기술, 또는 양자 컴퓨터 시대의 도래를 앞당길 수 있는 기술을 습득, 개발한다.

과제 내용

양자컴퓨터 연구를 위한 양자역학, 양자 정보이론, 양자컴퓨팅 제어, 양자 알고리즘 등에 대한 지식을 습득 두 가지 분야의 기술에 대해 학습 후, 기술동향 및 기술정보를 수집 및 분석해 다음과 같은 분야 중 하나를 선택해 연구한다.

양자 컴퓨터 시대가 도래했을 때 사용될 수 있는 기술 :

   IBM과 D-WAVE 등이 제공하는 양자 컴퓨터 클라우드를 이용, 쇼어 알고리즘 분석을 통한 양자 컴퓨터의 기존 암호 체계 해킹 가능성 증명  
       Ex : 블록체인 보안의 양자컴퓨팅을 통한 해킹
   현재 제시된 양자 컴퓨터 해킹을 막는 암호 알고리즘 분석 및 효율성 판단 => 새로운 양자 컴퓨터 해킹을 막는 암호 알고리즘 개발
   양자 우월을 통해 효과적으로  N-P완전 문제 해결이 가능한 새로운 양자 알고리즘 개발

양자 컴퓨터 시대의 도래를 앞당길 수 있는 기술:

   고전 컴퓨터 언어를 이용해 양자 알고리즘을 테스트할 수 있는 시뮬레이터 고안 
   양자 알고리즘의 효과적인 양자 기계어 전환이 가능한 새로운 컴파일 방법 개발
   구글이 개발한 양자 컴퓨터칩의 동작원리 분석
   초전도 기술을 이용한 소규모 큐비트 구현 실험

참고자료

희망학생

이상훈(leesh2913@dgist.ac.kr) 이우현(sby03045@dgist.ac.kr)