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Faculty 소개

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배준우 (Google Scholar)

School of Electrical Engineering

양자정보이론
실험실 : https://sites.google.com/view/qitkaist
Research LIST

연구내용

양자정보이론 연구실은 양자 원리를 활용하여 현재 기술의 한계를 극복하는 양자정보처리의 구현을 목표로 설정하고 관련된 기초 및 응용 연구를 수행합니다. 기존 정보기술 대비 우위를 확보하는 양자 알고리즘 및 양자 통신 프로토콜 개발, 현재의 잡음 섞인 양자 하드웨어를 보완 및 활용한 양자 SW, 양자 하드웨어의 성질을 분석할 수 있는 얽힘 검증, 오류 제어 등의 주제에서 연구 성과를 발표합니다.

연구성과

◻ 양자 프로토콜

[1] 일대일 통신에서 양자 통신은 기존 통신 대비 통신 용량에서 우위는 없는 것으로 알려져 있었습니다, 그래서, 양자키분배와 같이 보안성의 장점만 존재하는 것으로 이해해 왔습니다. 최근 네트워크 정보이론의 다자간의 통신 모델에서 얽힘과 비국소성을 이용한 코딩을 통해 양자 이득을 확보할 수 있다는 사실이 제안되었는데, QIT@KAIST 연구실은 다자간 간섭채널에서 얽힘을 활용한 네트워크 용량을 규명하였습니다.

[2] 또한 양자 통신에서 채널 잡음 대비 양자 측정을 보존하는 방법을 개발하였습니다.

  • [1] Non-Local Network Coding in Interference Channels
    Jiyoung Yun, Ashutosh Rai, and Joonwoo Bae, Physical Review Letters 125 150502 (2020)
  • [2] Channel Coding of a Quantum Measurement
    S. Kechrimparis, C. M. Kropf, F. Wudarski, and J. Bae*, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol 38, No 3, 439 (2020)
◻ 양자 알고리즘 개발

[3] 양자 이득을 확보하는 양자 컴퓨팅 연구를 수행합니다. 일반적인 양자 데이터 검색 알고리즘을 개발하였고,

[4] 양자 기계 학습의 성능을 더욱 향상할 수 있는 커널 방법을 개발하였습니다.

그림 양자 기계 학습을 위한 양자 회로의 구성

  • Quantum amplitude amplification operators (QAAO)
    Hyeokjea Kwon and Joonwoo Bae, Physical Review A 104 062438 (2021)
  • Feature Map for Quantum Data in Classification, Talk@IEEE International Conference on Quantum Communications, Networking, and Computing (QCNC 2024)
    Hyeokjea Kwon, Hojun Lee and Joonwoo Bae
◻ 양자 성능 검증

[5] 양자 측정에 존재하는 기존 물리학이 설명하지 못하는 성질들을 규명합니다.

[6] 그리고, 이를 활용한 양자 시스템의 난수성을 검증하였습니다.

  • [5] Contextual Advantages and Certification for Maximum Confidence Discrimination
    Kieran Flatt, Hanwool Lee, Carles Roch i Carceller, Jonathan Bohr Brask, and Joonwoo Bae, PRX Quantum 3 030307 (2022)
  • [6] Quantum vs. Noncontextual Semi-Device-Independent Randomness Certification
    Carles Roch i Carceller, Kieran Flatt, Hanwool Lee, Joonwoo Bae, and Jonathan Bohr Brask, Physical Review Letters 129 050501 (2022)
◻ 오류 제어

[7] 양자 하드웨어에는 다양한 오류들이 존재합니다. 실제 디바이스에 대한 토모그래피를 수행하였고 측정 장치 간 존재하는 누화 오류를 규명하였습니다.

[8] 양자 컴퓨팅의 측정 오류를 제어하는 방법을 개발하였습니다.

그림 양자 하드웨어의 측정 과정에 대한 토모그래피 방법 개요

  • [7] Measurement crosstalk errors in cloud-based quantum computing
    Seungchan Seo and Joonwoo Bae, IEEE Internet Computing Vol 26 Issue 1 page 26-33 (2022)
  • [8] A hybrid quantum-classical approach to mitigating measurement errors in quantum algorithms
    Hyeokjea Kwon and Joonwoo Bae, IEEE Transactions on Computers, Vol 70 (9) 1401 (2021)