최근 양자적 성질이 미세하게 차이나는 고전적 선택에 따라 영향을 받는다는 사실이 본 연구팀에 의해서 알려지게 되었다.이 사실은 매우 중요한 내용을 포함하고 있다. 그것은 특별하게 보이는 양자적 성질이 그 특별한 양자적 성질을 제공하는 양자상태에만 상관있는 것이 아니라 미세하게 차이나는 고전적 선택에 따라서도 영향을 받음을 의미하기 때문이다. 즉 특별한 양자...

본 과제는 양자정보에서 핵심인 양자상태구별(Quantum states discrimination)에서, 최적 측정전략을 어떻게 구성해야 하는지에 대한 미해결 문제를 다루는 연구임. 연구목표는 “최적 측정전략은 어떻게 구성해야 하는가?”에 답하는 것임. 핵심 연구내용은 (1) 최소오류구별전략(minimum error discrimination)에서 qubit state가 아닌 세 양자상태·네 양자상태의 최소오류구별전략을 대칭성을 가진 순수 qudit로 연구함, (2) 연속적 측정에서 LOCC(local operation and classical communication)의 one-way/two-way 조건 역할을 규명함, (3) sequential quantum states discrimination에서 애매성을 배제한 구별전략의 미해결 문제를 해결해 다수간 양자키분배 응용전략을 제시함. 기대효과는 양자통신 적용을 위한 효율적인 측정장치 구성 방안과 실용화 가능성 및 국내 전문인력 확보에 기여하는 점에 있음.

본 과제는 양자정보에서 양자상태가 무엇인지 확인하는 문제를 더 효율적으로 푸는 연구임. 양자상태구별문제와 양자상태평가문제는 양자정보처리의 핵심문제이며, 측정장치가 어떤 방식이어야 최적인지 판단이 필요함. 연구목표는 양자상태구별전략의 통합적 이해를 기반으로 양자상태평가의 최적방법을 얻는 데 있음. 핵심연구내용은 최소오류구별전략과 고정된 오류율의 inconclusive results 이해, 양자상태배제전략을 최소오류구별전략으로 이해하는 독창적 접근, 이를 양자상태평가문제에 적용하여 구체적 평가방법 제시임. 기대효과는 양자 상태구별 원천기술 확보, 양자상태평가의 효율적 구성방법 도출, 양자통신 등 응용 및 실용화·전문인력 양성 기여임.

***개발 내용 및 범위 - 주관기관(한양대학교 에리카 산학협력단) 양자 암호의 보안성의 원리를 제공하는 양자계의 성질을 규명하고 검증하는 방법을 제안하여, PoC 단계에서 구현하는 것을 목표로 한다. 이를 바탕으로 새로운 양자 암호 프로토콜을 제안한다. 양자계의 성질 규명 중 양자 원격 조정 (quantum steering)에 대해 분석하고, 관련된 조화 원격 조정 (ensemble steering) 에 대한 성질을 분석한다. 양자 원격 조정 (quantum steering): 양자 원격 조정은 장치-독립 양자 암호에서 두 장치 중 한 장치만 신뢰하는 경우에 양자 암호의 보안성의 원리를 제공한다. 양자 원격 조정을 검증하는 방법을 제안하고 PoC 수준에서 구현한다. 조화 원격 조정 (ensemble steering): 조화 원격 조정 역시 두 장치 중 한 장치만 신뢰하는 경우에 해당되며 이 때 원격 조정에 대상은 양자 상태 뿐 아니라 양자 상태를 포함한 조화 구성 (ensemble decomposition)을 포함한다. 이 과정은 참여 기관의 연구 내용인 숨은 변수의 분석과 매우 중요한 연결 고리를 포함하고 있으며, 새로운 양자 암호 프로토콜 개발에 핵심되는 내용이다. - 참여기관 (전남대학교 산학협력단) : 양자 상태의 실재와 숨은 변수 이론: 양자 상태의 비고전성을 보는 관점 중 하나는, 확률 이론을 이용하여 양자 상태로부터의 모든 확률 분포를 모두 기술할 수 없음을 보이는 과정이다. 특별히, 최근 PBR 정리로 불리며 양자 상태의 비고전성이, 비국소성 이외에도 존재함을 보인 결과가 주목을 이끈다. 4년차 연구에서는 양자 상태의 실재와 숨은 변수 이론의 차이점을 이용하여 새로운 양자 암호 프로토콜을 개발하고자 한다.