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배준우,Bae, Joonwoo 한국광학회 2018 한국광학회지 Vol.29 No.2
In this work, we derive a general lower bound to concurrence of an arbitrary mixture of two pure states, that is, rank-two multipartite quantum states. We show that the lower bound can tightly detect entanglement of rank-two states, and also can be implemented experimentally with present-day technologies, i.e. single-copy level measurement and classical post-processing. 본 논문에서는 양자시스템이 두 순수상태가 임의대로 혼합된 상태, 즉 2-계수 양자상태, 에 존재할 때 시스템이 포함하는 양자얽힘의 일반적인 하한값을 유도하고 양자얽힘검증 및 양자상태 분리가능성 판별 방법을 제안한다.
배준우(Joonwoo BAE) 한국물리학회 2022 물리학과 첨단기술 Vol.31 No.12
The Royal Swedish Academy of Sciences awarded the Nobel Prize in Physics 2022 jointly to Alain Aspect, John Clauser, and Anton Zeilinger for experiments with entangled photons, establishing the violation of Bell inequalities and pioneering quantum information science. The present article provides a brief overview on the significance of their contributions and practical quantum information applications of Bell inequalities and entanglement.
배준우(Joonwoo Bae),박동민(Dongmin Park),전주환(Joohwan Chun) 한국전자파학회 2021 한국전자파학회논문지 Vol.32 No.6
근접방어 무기체계(closed-in-weapon system: CIWS) 운용에는 발사되는 아군 대응탄들(bullets)의 중심점이 원하는 방향을 향하도록 포신을 정렬하는 사전정렬(pre-action calibration) 작업이 필요하다. 이를 위하여는 우선 대응탄들의 중심점 각도를 추정하여야 하는데, 본 논문에서는 모노펄스 방식의 추적 레이다에 있어서 사전정렬시에 다중주파수를 사용하면 중심점의 각도 추정 정확도가 단일주파수를 사용할 때보다 크게 향상됨을 보였다. Successful operation of a closed-in weapon system (CIWS) requires pre-action calibration that aligns the axis of a gun barrel such that the centroid angle of the outgoing friendly bullets coincides with the desired direction. However, the pre-action calibration in turn requires an accurate centroid angle estimate. This study demonstrates that the accuracy of the centroid angle estimation with monopulse tracking radar improves greatly by adopting a frequency diversity technique.
권혁제(Hyeokjea Kwon),배준우(Joonwoo Bae) 한국통신학회 2022 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.2
양자 데이터베이스 검색은 N개의 가능한 양자 상태 중에 목표로 하는 양자 상태를 찾을 확률을 1로 증가시키는 과정이다. 이를 양자 진폭-증폭 과정이라고 한다. 기존 컴퓨팅 과정은 N에 비례하는 시간이 걸리는 반면 양자 데이터베이스 검색은 √N의 시간만을 소요한다. 본 연구는 목표 양자 상태의 진폭을 일반적으로 증가하게 하는 양자 진폭-증폭 연산자 (QAAO)를 규명하고 양자 데이터베이스 검색 알고리즘의 일반적인 구성 방법을 제시한다. IBMQ Toronto, IBMQ Boeblingen, IonQ의 현재 양자기술 기반의 클라우드 양자 컴퓨팅 서비스에서 QAAO를 시연하였다.
성지헌(Jiheon Seong),배준우(Joonwoo Bae) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11
CNOT 게이트 혹은 Toffoli 게이트로 생성되는 얽힘은 양자 이점을 달성하기 위한 중요한 자원이다. 본 논문은 클라우드 양자 컴퓨팅에서 얽힘을 생성하는 양자 회로를 검증하는 방법을 제시한다. 회로 기반의 양자 컴퓨팅 모델에서 양자 얽힘의 생성을 검증하는 양자 회로를 구축하는 방법을 제시한다. 이 방법은 클라우드 컴퓨팅 서비스에서 자체적으로 수행하는 큐비트 배열 (Qubit Allocation), 즉 사용자가 송신한 회로와 양자 하드웨어의 큐비트를 연계하는 과정을 신뢰해야 한다는 추가 가정 없이 얽힘을 검증할 수 있다. 본 연구에서 제시한 얽힘 검증 방법을 IBMQ와 IonQ에서 실제 구현하여 얽힘 생성 회로를 규명하였다. 특히 큐비트 배열 과정을 신뢰할 수 없는 IonQ의 클라우드 서비스에서 얽힘을 성공적으로 검증하였다. 본 양자 얽힘 검증 체계는 양자 이점을 달성하기 위한 실용적인 양자정보처리에서 유용하게 적용될 수 있을 것이다.
양자 측정 토모그래피를 이용한 NISQ 측정기의 누화 잡음 분석
서승찬(Seungchan Seo),배준우(Joonwoo Bae) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11
양자 컴퓨터는 기존의 컴퓨터의 성능을 능가하는 것으로 알려져 있다. 다만, 현재 구현 가능한 수준의 양자 기술인 NISQ 기술은 양자 컴퓨팅의 세 가지 단계인 양자 상태의 준비, 변환, 그리고 측정 단계에 존재하는 잡음으로 인해 양자 이득을 얻기에 충분하지 않다. 특히 시스템 내부의 서로 다른 큐비트 사이에 존재하는 누화(crosstalk) 잡음은 기존의 컴퓨터에서 찾아보기 힘든 양자 장치의 고유한 현상이다. 본 논문에서는 (i) 양자 측정 토모그래피를 이용하여 얻은 측정 연산자를 기반으로 NISQ 컴퓨터의 측정 단계에 존재하는 누화 잡음을 정량화하는 방법과 (ii) 정량화된 누화 잡음과 Peres-Horodecki 조건을 이용하여 3 큐비트 NISQ 측정기의 얽힘 구조를 규명하는 방법을 제시한다. 이 방법을 클라우드 기반의 양자 컴퓨터인 IBMQ Yorktown과 Rigetti Aspen-8 에 적용하여 얻은 결과를 바탕으로 누화 잡음을 정량화하고 얽힘 구조를 규명하였다.