< 목 차 >

1. 양자정보통신의 소개

2. 양자정보처리의 원리

3. 양자정보기술의 로드맵

4. NISQ 기반 컴퓨팅

5. 양자 인터넷

6. 결론 및 방향

○ 양자정보통신의 필요성과 원리를 소개하였다. ○ 양자정보처리는 현재 정보통신기술의 한계를 넘어 더 빠른 컴퓨팅, 더 높 은 수준의 보안성을 지닌 암호, 더 효율적인 통신을 가능하게 한다. ○ 현재의 양자 기술 -NISQ 기술-로 구현한 양자정보처리는 큐비트 생성, 조작, 측정의 모든 과정에서 오류를 허용한다. 잡음 환경에서 양자 컴퓨팅 이 구현되어 오류를 포함한다. 양자 통신에서 큐비트 생성과 측정은 흠결 을 포함하고 있다. ○ 양자 인터넷은 물리적으로 가장 근본적인 수준에서 정보를 지닌 객체를 서로 연계한다. 양자 인터넷을 통해 연계된 큐비트와 비트는 현재 비트만 을 연계한 인터넷 대비 더 높은 수준의 암호, 더 효율적인 통신, 더 빠른 속도의 컴퓨팅을 구현한다. ○ 양자 인터넷을 이해하고 구현하는 접근을 통해 현재 양자 기술-NISQ 기 술- 을 활용한 정보처리의 역량을 보완할 수 있다. 원거리의 양자 컴퓨팅 을 연계하고 높은 수준의 보안 통신을 수행할 수 있다. 한국정보화진흥원 ❘ 5 ❘ 양자 인터넷의 이해 보 고 서 요 약 (1) 양자정보통신의 소개 ∙ 전자기학이 정보 및 컴퓨팅 이론을 거쳐 현재의 정보기술 산업을 완성하였듯이, 양 자 이론은 양자 정보 및 양자 컴퓨팅을 거쳐 미래 정보기술에 기여할 것이다. ∙ 양자정보통신은 양자 이론의 원리에 기반한 정보 기술이다. ∙ 양자 이론은 기존의 물리학 이론이 설명하지 못하는 물리 현상을 설명하기 위해 고 안되었고 수많은 실험의 검증을 거쳐왔다. ∙ 양자 이론을 통해 기존의 물리학 이론이 설명하지 못하는 현상을 설명할 수 있게 되 는 것처럼, 양자정보통신을 통해 기존 기술이 구현할 수 없었던 수준의 더 높은 역량 의 정보처리 기술을 구현할 것이다. (2) 양자정보처리의 원리 ∙ 양자 이론은 양자 상태, 양자 다이내믹스, 측정, 관측 가능량으로 구성된다. ∙ 큐비트는 양자정보처리의 단위이다. 비트에서 큐비트로의 변환은 양자 상태 준비 과정이다. 양자 측정은 큐비트에서 비트로의 변환에 해당한다. ∙ 양자 컴퓨팅은 양자 다이내믹스에 기반하여 양자 상태의 변환을 통해 구현된다. 양 자 통신은 큐비트를 주고 받는 과정이다. ∙ 양자정보처리는 기존 정보처리 대비 더 빠른 컴퓨팅, 더 높은 수준의 보안성을 지닌 암호, 더 효율적인 통신을 구현할 수 있다. (3) 양자정보기술의 로드맵 ∙ 양자 컴퓨팅은 큐비트에 준비된 양자 상태의 변환 과정을 컴퓨팅 과정에 응용한다. 양자 상태 변환은 다음의 세 가지 방법으로 구현 가능하다: 개별 큐비트의 조작, 양 자 단열-변화, 다체계 얽힘 상태 생성 및 측정. 먼저, 개별 큐비트 조작은 양자 회로 로 표현할 수 있다. 또한, 단열-변화 컴퓨팅, 얽힘을 활용한 측정-기반 양자 컴퓨팅 의 방법이 있다. 이 세 방법은 컴퓨팅 관점에서 동등하다. 즉, 하나의 양자 알고리즘