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1 ISSN 제45권 4호 2018 년 4 월호 The Magazine of the IEIE vol.45. no.4 양자통신과양자컴퓨터기술 양자기술을향한양자물리학의기초개념 양자암호통신개요및기술동향 양자컴퓨터의소개및전망 결함허용양자컴퓨팅연구개발동향 양자정보이론과결함허용양자컴퓨팅 양자알고리즘개발을위한머신러닝기법

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7 Contents 제 45 권 4 호 (2018 년 4 월 ) 학회소식 12 학회소식 / 편집부 16 학회일지 특집 : 양자통신과양자컴퓨터기술 17 특집편집기 / 허준 18 양자기술을향한양자물리학의기초개념 / 이진형 26 양자암호통신개요및기술동향 / 한상욱 32 양자컴퓨터의소개및전망 / 김태현 학회지 4 월호표지 (vol 45. No 4) 40 결함허용양자컴퓨팅연구개발동향 / 백충헌, 황용수, 김태완, 최병수 49 양자정보이론과결함허용양자컴퓨팅 / 신정환, 허준 회지편집위원회 위원장정영모 ( 한성대학교교수 ) 위원권종원 ( 한국산업기술시험원선임연구원 ) 김수찬 ( 한경대학교교수 ) 김영선 ( 대림대학교교수 ) 김창수 ( 고려대학교교수 ) 김현 ( 부천대학교교수 ) 박수현 ( 국민대학교교수 ) 박인규 ( 인하대학교교수 ) 박종선 ( 고려대학교교수 ) 변영재 (UNIST 교수 ) 심정연 ( 강남대학교교수 ) 윤지훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) 이종호 ( 가천대학교교수 ) 이찬수 ( 영남대학교교수 ) 이창우 ( 가톨릭대학교교수 ) 이희덕 ( 충남대학교교수 ) 인치호 ( 세명대학교교수 ) 정찬호 ( 한밭대학교교수 ) 사무국편집담당변은정차장 ( 내선 3) TEL : (02) ( 대 ) FAX : (02) 학회홈페이지 58 양자알고리즘개발을위한머신러닝기법 / 방정호, 이진형 회원광장 64 논문지논문목차 정보교차로 66 국내외학술행사안내 / 편집부 77 신간안내 78 특별회원사및후원사명단 81 단체회원명단

8 The Magazine of the IEIE 2018 년도임원및각위원회위원 회 장 백준기 ( 중앙대학교교수 ) 수석부회장최천원 ( 단국대학교교수 ) - 소사이어티, 재무, 기획 고 문 구원모 ( 전자신문사대표이사 ) 김기남 ( 삼성전자 사장 ) 박성욱 (SK하이닉스 부회장 ) 박청원 ( 전자부품연구원원장 ) 백만기 ( 김 & 장법률사무소변리사 ) 이상훈 ( 한국전자통신연구원원장 ) 이재욱 ( 노키아티엠씨명예회장 ) 이희국 ( LG 상임고문 ) 천경준 ( 씨젠회장 ) 감 사 정교일 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 백흥기 ( 전북대학교교수 ) 부 회 장 서승우 ( 서울대학교교수 ) - JSTS, 논문지, 정보화, 홍보, 교육임혜숙 ( 이화여자대학교교수 ) - 학술대회, SPC 전병우 ( 성균관대학교교수 ) - 사업, 학회지, 회원, 표준화 이장명 ( 부산대학교교수 ) - 지부 안승권 (LG사이언스파크/LG기술협의회대표 / 의장 ) 산업체부회장 오성목 (KT 사장 ) 이석희 (SK하이닉스 사장 ) 조승환 ( 삼성전자 부사장 ) 소사이어티회장 이흥노 ( 광주과학기술원교수 ) - 통신 전영현 ( 삼성SDI 대표이사 ) - 반도체 강문식 ( 강릉원주대학교교수 ) - 컴퓨터 김창익 (KAIST 교수 ) - 신호처리 김영철 ( 군산대학교교수 ) - 시스템및제어 이병선 ( 김포대학교교수 ) - 신업전자 협동부회장김달수 ( 티엘아이대표이사 ) 김부균 ( 숭실대학교교수 ) 김상태 ( 한국산업기술평가관리원본부장 ) 김종대 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 남상엽 ( 국제대학교교수 ) 박찬구 ( 인피니언테크놀로지스파워세미텍대표이사 ) 박형무 ( 동국대학교교수 ) 손보익 ( 실리콘웍스대표이사 ) 송문섭 (( 유 ) 엠세븐시스템대표이사 ) 엄낙웅 ( 한국전자통신연구원소장 ) 유현규 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 이강현 ( 조선대학교교수 ) 이광엽 ( 서경대학교교수 ) 이상홍 ( 정보통신기술진흥센터센터장 ) 이상회 ( 동서울대학교교수 ) 이승훈 ( 서강대학교교수 ) 이윤종 ( DB하이텍부사장 ) 이재훈 ( 유정시스템 사장 ) 인치호 ( 세명대학교교수 ) 임 혁 ( 광주과학기술원교수 ) 장태규 ( 중앙대학교교수 ) 정은승 ( 삼성전자 사장 ) 정 준 ( 쏠리드대표이사 ) 정진용 ( 인하대학교교수 ) 조상복 ( 울산대학교교수 ) 최승원 ( 한양대학교교수 ) 허 영 ( 한국전기연구원본부장 ) 호요성 ( 광주과학기술원교수 ) 상임이사 공준진 ( 삼성전자 Master) - 산학연 권종원 ( 한국산업기술시험원선임연구원 ) - 논문 (SC) 김동규 ( 한양대학교교수 ) - 논문 (SD) 김동식 ( 인하공업전문대학교수 ) - 사업 (IE) 김선욱 ( 고려대학교교수 ) - 총무 김소영 ( 성균관대학교교수 ) - 정보화 김수찬 ( 한경대학교교수 ) - 사업 (SC) 김승천 ( 한성대학교교수 ) - 논문 (CI) 김원종 ( 한국전자통신연구원실장 ) - 표준화 노원우 ( 연세대학교교수 ) - 재무 백광현 ( 중앙대학교교수 ) - 논문총괄 범진욱 ( 서강대학교교수 ) - 사업 (SD) 송병철 ( 인하대학교교수 ) - 사업 (SP) 신오순 ( 숭실대학교교수 ) - 논문 (TC) 심동규 ( 광운대학교교수 ) - SPC 편집 유창동 (KAIST 교수 ) - 국제협력 /ICCE-Asia 유회준 (KAIST 교수 ) - JSTS 편집 윤석현 ( 단국대학교교수 ) - 사업 (TC) 이강윤 ( 성균관대학교교수 ) - 사업총괄 이채은 ( 인하대학교교수 ) - 홍보 이충용 ( 연세대학교교수 ) - 기획 이혁재 ( 서울대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 임재열 ( 한국기술교육대학교교수 ) - 교육 정영모 ( 한성대학교교수 ) - 회지편집 정종문 ( 연세대학교교수 ) - 회원 /ICCE-Asia 조도현 ( 인하공업전문대학교수 ) - 논문 (IE) 한종기 ( 세종대학교교수 ) - 논문 (SP) ` 황성운 ( 홍익대학교교수 ) - 사업 (CI) 황인철 ( 강원대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 산업체이사고요환 ( 매그나칩반도체전무 ) 김태진 ( 더즈텍사장 ) 김현수 ( 삼성전자 상무 ) 박동일 ( 현대자동차 전무 ) 송창현 ( 네이버 CTO) 오의열 (LG 디스플레이 연구위원 ) 윤영권 ( 삼성전자 마스터 ) 조영민 ( 스카이크로스코리아사장 ) 조재문 ( 삼성전자 부사장 ) 차종범 ( 구미전자정보기술원원장 ) 최승종 (LG 전자 전무 ) 최진성 ( 도이치텔레콤부사장 ) 함철희 ( 삼성전자 Master) 홍국태 (LG 전자 연구위원 ) 이 사 강동구 ( 한국전기연구원선임연구원 ) - 홍보 공배선 ( 성균관대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 권기룡 ( 부경대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 권종기 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) - 사업 김대순 ( 전주비전대학교교수 ) - 지부 ( 전북 ) 김상철 ( 국민대학교교수 ) - 회원

9 김성진 ( 경남대학교교수 ) - 지부 ( 부산경남울산 ) 김성호 ( 한국산업기술평가관리원팀장 ) - 학술 ( 하계 ) 김영선 ( 대림대학교교수 ) - 회원 김용신 ( 고려대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 김재곤 ( 한국항공대학교교수 ) - 국문논문 (SP) 김종옥 ( 고려대학교교수 ) - 정보화 김지훈 ( 이화여자대학교교수 ) - 총무 / 학술 ( 하계 ) 김진상 ( 경희대학교교수 ) - 사업 (SD) 김진수 ( 한밭대학교교수 ) - 지부 ( 대전충남 ) 김창수 ( 고려대학교교수 ) - 회지 김태욱 ( 연세대학교교수 ) - 기획 김태원 ( 상지영서대학교교수 ) - 홍보 남일구 ( 부산대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 노태문 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) - 학술 ( 하계 ) 동성수 ( 용인송담대학교교수 ) - 사업 류수정 ( 삼성전자 상무 ) - 산학연 박인규 ( 인하대학교교수 ) - 회지 박철수 ( 광운대학교교수 ) - SPC 편집 박현창 ( 동국대학교교수 ) - 교육 배준호 ( 가천대학교교수 ) - 표준화 변경수 ( 인하대학교교수 ) - 홍보 서춘원 ( 김포대학교교수 ) - 기획 성해경 ( 한양여자대학교교수 ) - 정보화 송상헌 ( 중앙대학교교수 ) - 교육 송진호 ( 연세대학교교수 ) - 회원 심정연 ( 강남대학교교수 ) - 회지 유성철 (LG 히다찌본부장 ) - 사업 (IE) 윤지훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) - 국문논문 (TC) 이민호 ( 경북대학교교수 ) - 사업 (CI) 이성수 ( 숭실대학교교수 ) - 기획 이승호 ( 한밭대학교교수 ) - 국문논문 ( 총괄 ) 이윤식 (UNIST 교수 ) - 홍보 이찬수 ( 영남대학교교수 ) - 사업 ( 총괄 ) 이창우 ( 가톨릭대학교교수 ) - 회지 이한호 ( 인하대학교교수 ) - 사업 (SD)/ 산학연 장길진 ( 경북대학교교수 ) - 국제협력 장익준 ( 경희대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 정진곤 ( 중앙대학교교수 ) - 국문논문 ( 총괄 ) 제민규 (KAIST 교수 ) - 교육 차철웅 ( 전자부품연구원책임연구원 ) - 표준화 채영철 ( 연세대학교교수 ) - 재무 최재식 (UNIST 교수 ) - 국제협력 한영선 ( 경일대학교교수 ) - 총무 /SPC 편집 홍성훈 ( 전남대학교교수 ) - 광주전남지부 협동이사 강대성 ( 동아대학교교수 ) - 지부 ( 부산경남울산 ) 강윤희 ( 백석대학교교수 ) - 호서지부 고병철 ( 계명대학교교수 ) - 사업 (CI) 권구덕 ( 강원대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 김경기 ( 대구대학교교수 ) - 국제협력 김광수 (KAIST 교수 ) - 국제협력 김도현 ( 제주대학교교수 ) - 기획 김동현 (ICTK 사장 ) - 산학연 김만배 ( 강원대학교교수 ) - 국문논문 (SP) 김상완 ( 아주대학교교수 ) - 홍보 김준모 (KAIST 교수 ) - 국제혐력 김진성 ( 선문대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 김 짐 ( 한국산업기술평가관리원선임연구원 ) - 사업 김 현 ( 서울대학교교수 ) - 홍보 남기창 ( 동국대학교교수 ) - 회원 류성한 ( 한남대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 박기찬 ( 건국대학교교수 ) - 표준화 박성욱 ( 강릉원주대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 박수현 ( 국민대학교교수 ) - 회지 박영훈 ( 숙명여자대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 박원규 ( 한국나노기술원팀장 ) - 표준화 박종선 ( 고려대학교교수 ) - 사업 (SD) 박형민 ( 서강대학교교수 ) - 사업 (CI) 변대석 ( 삼성전자 Master) - 산학연 변영재 (UNIST 교수 ) - 회지 선우경 ( 이화여자대학교교수 ) - 정보화 안태원 ( 동양미래대학교교수 ) - 국문논문 ( 총괄 ) 엄우용 ( 인하공업전문대학교수 ) - 국제협력 연규봉 ( 자동차부품연구원팀장 ) - 사업 오병태 ( 한국항공대학교교수 ) - 사업 ( 총괄 ) 윤성로 ( 서울대학교교수 ) - 회원 이문구 ( 김포대학교교수 ) - 교육 이우주 ( 명지대학교교수 ) - 국문논문 ( 총괄 ) 이재성 ( 한국교통대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 이종호 ( 가천대학교교수 ) - 국문논문 (TC) 이주헌 ( 동아방송예술대학교교수 ) - 교육 이태동 ( 국제대학교교수 ) - 학술 ( 하계 ) 이형민 ( 고려대학교교수 ) - 학술 ( 추계 ) 정승원 ( 동국대학교교수 ) - SPC/ 학술 ( 추계 ) 정재필 ( 가천대학교교수 ) - 산학연 조성현 ( 힌양대학교교수 ) - 사업 채관엽 ( 삼성전자 박사 ) - 학술 ( 추계 ) 최강선 ( 한국기술교육대학교교수 ) - SPC 편집 최재원 ( 다음소프트이사 ) - 사업 (CI) 하정우 ( 네이버 Tech Leader) - 홍보 한태희 ( 성균관대학교교수 ) - 교육 허재두 ( 한국전자통신연구원본부장 ) - ICCE-Asia 황인정 ( 명지병원책임연구원 ) - 사업 (CI) 지부장명단 강원지부 김남용 ( 강원대학교교수 ) 광주 전남지부 원용관 ( 전남대학교교수 ) 대구 경북지부 최현철 ( 경북대학교교수 ) 대전 충남지부 주성순 ( 한국전자통신연구원박사 ) 부산 경남 울산지부 이상훈 ( 경남대학교교수 ) 전북지부 송제호 ( 전북대학교교수 ) 제주지부 김경연 ( 제주대학교교수 ) 충북지부 최영규 ( 한국교통대학교교수 ) 호서지부 장은영 ( 공주대학교교수 ) 일 본 백인천 (AIZU대학교교수 ) 미 국 최명준 ( 텔레다인박사 ) 러시아지부 Prof. Edis B. TEN (National University of Science and Technology)

10 The Magazine of the IEIE 자문위원회 위원회명단 위 원 장 홍승홍 ( 명예회장 ) 부위원장 이문기 ( 명예회장 ) 위 원 고성제 ( 고려대학교교수 ) 구용서 ( 단국대학교교수 ) 김덕진 ( 명예회장 ) 김도현 ( 명예회장 ) 김성대 (KAIST 교수 ) 김수중 ( 명예회장 ) 김영권 ( 명예회장 ) 김재희 ( 연세대학교교수 ) 김정식 ( 대덕전자회장 ) 나정웅 ( 명예회장 ) 문영식 ( 한양대학교교수 ) 박규태 ( 명예회장 ) 박성한 ( 명예회장 ) 박진옥 ( 명예회장 ) 박항구 ( 소암시스텔회장 ) 서정욱 ( 명예회장 ) 성굉모 ( 서울대학교명예교수 ) 윤종용 ( 삼성전자상임고문 ) 이상설 ( 명예회장 ) 이재홍 ( 서울대학교교수 ) 이진구 ( 동국대학교석좌교수 ) 이충웅 ( 명예회장 ) 이태원 ( 명예회장 ) 임제탁 ( 명예회장 ) 전국진 ( 서울대학교교수 ) 전홍태 ( 중앙대학교교수 ) 정정화 ( 한양대학교석좌교수 ) 홍대식 ( 연세대학교교수 ) 기획위원회 위 원 장 이충용 ( 연세대학교교수 ) 위 원 김지훈 ( 이화여자대학교교수 ) 김태욱 ( 연세대학교교수 ) 노원우 ( 연세대학교교수 ) 백상헌 ( 고려대학교교수 ) 박영준 ( 한양대학교교수 ) 서춘원 ( 김포대학교교수 ) 양준성 ( 성균관대학교교수 ) 장익준 ( 경희대학교교수 ) 조성현 ( 한양대학교교수 ) 채영철 ( 연세대학교교수 ) 학술연구위원회 - 하계 위 원 장 이혁재 ( 서울대학교교수 ) 위 원 강문식 ( 강릉원주대학교교수 ) 공배선 ( 성균관대학교교수 ) 김성호 ( 한국산업기술평가관리원팀장 ) 김지훈 ( 이화여자대학교교수 ) 김진성 ( 선문대학교교수 ) 김 현 ( 서울대학교교수 ) 노태문 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 동성수 ( 용인송담대학교교수 ) 박성욱 ( 강릉원주대학교교수 ) 박영훈 ( 숙명여자대학교교수 ) 이재성 ( 교통대학교교수 ) 이채은 ( 인하대학교교수 ) 이태동 ( 국제대학교교수 ) 장익준 ( 경희대학교교수 ) 정윤호 ( 한국항공대학교교수 ) 학술연구위원회 - 추계 위 원 장 황인철 ( 강원대학교교수 ) 위 원 권구덕 ( 강원대학교교수 ) 권기룡 ( 부경대학교교수 ) 김용신 ( 고려대학교교수 ) 남일구 ( 부산대학교교수 ) 류성한 ( 한남대학교교수 ) 이형민 ( 고려대학교교수 ) 정승원 ( 동국대학교교수 ) 채관엽 ( 삼성전자박사 ) 한영선 ( 경일대학교교수 ) 논문편집위원회 위 원 장 백광현 ( 중앙대학교교수 ) 위 원 권종원 ( 한국산업기술시험원선임연구원 ) 김동규 ( 한양대학교교수 ) 김만배 ( 강원대학교교수 ) 김승천 ( 한성대학교교수 ) 김재곤 ( 한국항공대학교교수 ) 신오순 ( 숭실대학교교수 ) 안태원 ( 동양미래대학교교수 ) 윤지훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) 이승호 ( 한밭대학교교수 ) 이우주 ( 명지대학교교수 ) 이종호 ( 가천대학교교수 ) 정진곤 ( 중앙대학교교수 ) 조도현 ( 인하공업전문대학교수 ) 한종기 ( 세종대학교교수 ) 국제협력위원회 위 원 장 유창동 (KAIST 교수 ) 위 원 김경기 ( 대구대학교교수 ) 김광수 (KAIST 교수 ) 김준모 (KAIST 교수 ) 송상헌 ( 중앙대학교교수 ) 엄우영 ( 인하공업전문대학교수 ) 장길진 ( 경북대학교교수 ) 최재식 (UNIST 교수 ) 허재두 ( 한국전자통신연구원본부장 ) 산학연협동위원회 위 원 장 공준진 ( 삼성전자 Master) 위 원 김동현 (ICTK 사장 ) 김익균 ( 한국전자통신연구원그룹장 ) 류수정 ( 삼성전자상무 ) 민경식 ( 국민대학교교수 ) 박종선 ( 고려대학교교수 ) 변대석 ( 삼성전자 Master) 이영주 ( 광운대학교교수 ) 이한호 ( 인하대학교교수 ) 정재필 ( 가천대학교교수 ) 최두호 ( 한국전자통신연구원실장 ) 한태희 ( 성균관대학교교수 ) 회원관리위원회 위 원 장 정종문 ( 연세대학교교수 ) 위 원 김상철 ( 국민대학교교수 ) 김영선 ( 대림대학교교수 ) 김진상 ( 경희대학교교수 ) 남기창 ( 동국대학교교수 ) 박종일 ( 한양대학교교수 ) 송진호 ( 연세대학교교수 ) 신종원 ( 광주과학기술원교수 ) 유정봉 ( 공주대학교교수 ) 윤성로 ( 서울대학교교수 ) 정용규 ( 을지대학교교수 )

11 회지편집위원회 위 원 장 정영모 ( 한성대학교교수 ) 위 원 권종원 ( 한국산업기술시험원선임연구원 ) 김수찬 ( 한경대학교교수 ) 김영선 ( 대림대학교교수 ) 김창수 ( 고려대학교교수 ) 김 현 ( 부천대학교교수 ) 박수현 ( 국민대학교교수 ) 박인규 ( 인하대학교교수 ) 박종선 ( 고려대학교교수 ) 변영재 (UNIST 교수 ) 심정연 ( 강남대학교교수 ) 윤지훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) 이종호 ( 가천대학교교수 ) 이찬수 ( 영남대학교교수 ) 이창우 ( 가톨릭대학교교수 ) 이희덕 ( 충남대학교교수 ) 인치호 ( 세명대학교교수 ) 정찬호 ( 한밭대학교교수 ) 사업위원회 총괄위원장 이강윤 ( 성균관대학교교수 ) C I 위원장 황성운 ( 홍익대학교교수 ) I E 위원장 김동식 ( 인하공업전문대학교수 ) S C 위원장 김수찬 ( 한경대학교교수 ) S D 위원장 범진욱 ( 서강대학교교수 ) S P 위원장 송병철 ( 인하대학교교수 ) T C 위원장 윤석현 ( 단국대학교교수 ) 위 원 강석주 ( 서강대학교교수 ) 고병철 ( 계명대학교교수 ) 권종기 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 김용운 ( 옴니C&S 대표 ) 김원준 ( 건국대학교교수 ) 김진상 ( 경희대학교교수 ) 김진태 ( 건국대학교교수 ) 김 짐 ( 한국산업기술평가관리원선임연구원 ) 김현진 ( 단국대학교교수 ) 동성수 ( 용인송담대학교교수 ) 박종선 ( 고려대학교교수 ) 박형민 ( 서강대학교교수 ) 신철호 ( 한국전자통신연구원실장 ) 연규봉 ( 자동차부품연구원팀장 ) 오병태 ( 한국항공대학교교수 ) 유성철 (LG 히다찌본부장 ) 이민재 ( 광주과학기술원교수 ) 이민호 ( 경북대학교교수 ) 이윤구 ( 광운대학교교수 ) 이찬수 ( 영남대학교교수 ) 이한호 ( 인하대학교교수 ) 임승옥 ( 전자부품연구원센터장 ) 조성현 ( 한양대학교교수 ) 최 욱 ( 인천대학교교수 ) 최재원 ( 다음소프트이사 ) 황인정 ( 명지병원책임연구원 ) 교육위원회 위 원 장 임재열 ( 한국기술교육대학교교수 ) 위 원 동성수 ( 용인송담대학교교수 ) 박현창 ( 동국대학교교수 ) 송상헌 ( 중앙대학교교수 ) 이문구 ( 김포대학교교수 ) 이주헌 ( 동아방송예술대학교교수 ) 이찬호 ( 숭실대학교교수 ) 최강선 ( 한국기술교육대학교교수 ) 홍보위원회 위원장이채은 ( 인하대학교교수 ) 위원강동구 ( 한국전기연구원선임연구원 ) 김상완 ( 아주대학교교수 ) 김태원 ( 상지영서대학교교수 ) 김현 ( 서울대학교교수 ) 변경수 ( 인하대학교교수 ) 이윤식 (UNIST 교수 ) 하정우 ( 네이버 Tech Leader) 표준화위원회 위 원 장 김원종 ( 한국전자통신연구원실장 ) 간사 / 위원 배준호 ( 가천대학교교수 ) 위 원 강성원 ( 한국전자통신연구원본부장 ) 권기원 ( 성균관대학교교수 ) 김동규 ( 한양대학교교수 ) 김시호 ( 연세대학교교수 ) 박기찬 ( 건국대학교교수 ) 박원규 ( 한국나노기술원본부장 ) 변지수 ( 경북대학교교수 ) 송영재 ( 성균관대학교교수 ) 송용호 ( 한양대학교교수 ) 연규봉 ( 자동차부품연구원센터장 ) 이상근 ( 성균관대학교교수 ) 이서호 ( 한국기계전기전자시험연구원과장 ) 이성수 ( 숭실대학교교수 ) 이종묵 (SOL 대표 ) 이하진 ( 한국기초과학지원연구원책임연구원 ) 이해성 ( 전주대학교교수 ) 정교일 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 좌성훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) 차철웅 ( 전자부품연구원책임연구원 ) 한태수 ( 국가기술표준원 / 디스플레이산업협회표준코디 ) 홍용택 ( 서울대학교교수 ) 정보화위원회 위 원 장 김소영 ( 성균관대학교교수 ) 위 원 김종옥 ( 고려대학교교수 ) 김진태 ( 건국대학교교수 ) 선우경 ( 이화여자대학교교수 ) 이윤명 ( 성균관대학교교수 ) 이후진 ( 한성대학교교수 ) 장익준 ( 경희대학교교수 ) 황진영 ( 한국항공대학교교수 ) 지부담당위원회 위 원 장 이장명 ( 부산대학교교수 ) 위 원 김경연 ( 제주대학교교수 ) 김남용 ( 강원대학교교수 ) 백인천 (AIZU대학교교수 ) 송제호 ( 전북대학교교수 ) 원용관 ( 전남대학교교수 ) 이상훈 ( 경남대학교교수 ) 장은영 ( 공주대학교교수 ) 주성순 ( 한국전자통신연구원박사 ) 최명준 ( 텔레다인박사 ) 최영규 ( 한국교통대학교교수 ) 최현철 ( 경북대학교교수 ) Prof. Edis B. TEN (National University of Science and Technology 교수 )

12 The Magazine of the IEIE 선거관리위원회 위 원 장 성굉모 ( 서울대학교명예교수 ) 위 원 김선욱 ( 고려대학교교수 ) 김지훈 ( 이화여자대학교교수 ) 노원우 ( 연세대학교교수 ) 이충용 ( 연세대학교교수 ) 이혁재 ( 서울대학교교수 ) 정종문 ( 연세대학교교수 ) 포상위원회 위 원 장 문영식 ( 한양대학교교수 ) 간사 / 위원 김선욱 ( 고려대학교교수 ) 위 원 노원우 ( 연세대학교교수 ) 백광현 ( 중앙대학교교수 ) 이혁재 ( 서울대학교교수 ) 최천원 ( 단국대학교교수 ) 재정위원회 위원장백준기 ( 중앙대학교교수 ) 위원노원우 ( 연세대학교교수 ) 문영식 ( 한양대학교교수 ) 박병국 ( 서울대학교교수 ) 박찬구 ( 인피니언테크놀로지스파워세미텍대표이사 ) 이재훈 ( 유정시스템대표이사 ) 정교일 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 최승종 (LG 전자전무 ) 최천원 ( 단국대학교교수 ) 한대근 ( 실리콘웍스교수 ) 인사위원회 위 원 장 백준기 ( 중앙대학교교수 ) 위 원 김선욱 ( 고려대학교교수 ) 노원우 ( 연세대학교교수 ) 이충용 ( 연세대학교교수 ) 최천원 ( 단국대학교교수 ) SPC 위원회 위 원 장 심동규 ( 광운대학교교수 ) 부위원장 박철수 ( 광운대학교교수 ) 위 원 강석주 ( 서강대학교교수 ) 김영민 ( 광운대학교교수 ) 김창수 ( 고려대학교교수 ) 김태석 ( 광운대학교교수 ) 김 현 ( 서울대학교교수 ) 신원용 ( 단국대학교교수 ) 유양모 ( 서강대학교교수 ) 이재훈 ( 고려대학교교수 ) 이채은 ( 인하대학교교수 ) 정승원 ( 동국대학교교수 ) 조성현 ( 한양대학교교수 ) 최강선 ( 한국기술교육대학교교수 ) 한영선 ( 경일대학교교수 ) JSTS 위원회 위 원 장 Hoi-Jun Yoo (KAIST) 부위원장 Dim-Lee Kwong (Institute of Microelectronics) 위 원 Akira Matsuzawa (Tokyo Institute of Technology) Byeong-Gyu Nam (Chungnam National Univ.) Byung-Gook Park (Seoul National Univ.) Cary Y. Yang (Santa Clara Univ.) Chang sik Yoo (Hanyang Univ.) Chennupati Jagadish (Australian National Univ.) Deog-Kyoon Jeong (Seoul National Univ.) Dong S. Ha (Virginia Tech) Eun Sok Kim (USC) Gianaurelio Cuniberti (Dresden Univ. of Technology) Hi-Deok Lee (Chungnam Univ.) Hong June Park (POSTECH) Hyoung sub Kim (Sungkyunkwan Univ.) Hyun-Kyu Yu (ETRI) Jamal Deen (McMaster University, Canada) Jin wook Burm (Sogang Univ.) Jong-Uk Bu (Sen Plus) Jun young Park (UX Factory) Kofi Makinwa (Delft Univ. of Technology) Meyya Meyyappan (NASA Ames Research Center) Min-kyu Song (Dongguk Univ.) Moon-Ho Jo (POSTECH) Nobby Kobayashi (UC Santa Cruz) Paul D. Franzon (North Carolina State Univ.) Rino Choi (Inha Univ.) Sang-Hun Song (Chung-Ang Univ.) Sang-Sik Park (Sejong Iniv.) Seung-Hoon Lee (Sogang Univ.) Shen-Iuan Liu (National Taiwan Univ.) Shi ho Kim (Yonsei Univ.) Stephen A. Campbell (Univ. of Minnesota) Sung Woo Hwang (Korea Univ.) Tadahiro Kuroda (Keio Univ.) Tae-Song Kim (KIST) Tsu-Jae King Liu (UC Berkeley) Vojin G. Oklobdzija (Univ. of Texas at Dallas) Weileun Fang (National Tsing Hua Univ.) Woo geun Rhee (Tsinghua Univ.) Yang-Kyu Choi (KAIST) Yogesh B. Gianchandani (Univ. of Michigan, Ann Arbor) Yong-Bin Kim (Northeastern Univ.) Yuhua Cheng (Peking Univ.)

13 통신소사이어티 Society 명단 회 장 이흥노 ( 광주과학기술원교수 ) 부 회 장 김선용 ( 건국대학교교수 ) 김재현 ( 아주대학교교수 ) 김진영 ( 광운대학교교수 ) 김 훈 ( 인천대학교교수 ) 오정근 ( ATNS 대표이사 ) 유명식 ( 숭실대학교교수 ) 윤석현 ( 단국대학교교수 ) 이인규 ( 고려대학교교수 ) 허 준 ( 고려대학교교수 ) 감 사 이재진 ( 숭실대학교교수 ) 이호경 ( 홍익대학교교수 ) 협동부회장 김병남 ( 에이스테크놀로지연구소장 ) 김연은 ( 브로던대표이사 ) 김영한 ( 숭실대학교교수 ) 김용석 ( 답스대표이사 ) 김인경 (LG 전자상무 ) 류승문 (( 사 ) 개인공간서비스협회수석부의장 ) 박용석 ( LICT 대표이사 ) 방승찬 ( 한국전자통신연구원부장 ) 연철흠 (LG 텔레콤상무 ) 이승호 ( 하이게인부사장 ) 이재훈 ( 유정시스템대표이사 ) 정진섭 ( 이노와이어리스부사장 ) 정현규 ( 한국전자통신연구원부장 ) 이 사 김성훈 ( 한국전자통신연구원박사 ) 김정호 ( 이화여자대학교교수 ) 노윤섭 ( 한국전자통신연구원박사 ) 방성일 ( 단국대학교교수 ) 서철헌 ( 숭실대학교교수 ) 성원진 ( 서강대학교교수 ) 신요안 ( 숭실대학교교수 ) 윤종호 ( 한국항공대학교교수 ) 윤지훈 ( 단국대학교교수 ) 이재훈 ( 동국대학교교수 ) 이종창 ( 홍익대학교교수 ) 이종호 ( 가천대학교교수 ) 임종태 ( 홍익대학교교수 ) 장병수 ( 이노벨류네트웍스부사장 ) 조인호 ( 에이스테크놀로지박사 ) 최진식 ( 한양대학교교수 ) 최천원 ( 단국대학교교수 ) 허서원 ( 홍익대학교교수 ) 간 사 신오순 ( 숭실대학교교수 ) 김중헌 ( 중앙대학교교수 ) 조성현 ( 한양대학교교수 ) 연구회위원장 김광순 ( 연세대학교교수 ) - 통신 유태환 ( 한국전자통신연구원팀장 ) - 스위칭및라우팅 조춘식 ( 한국항공대학교교수 ) - 마이크로파및전파전파 이철기 ( 아주대학교교수 ) - ITS 김동규 ( 한양대학교교수 ) - 정보보안시스템 김강욱 ( 경북대학교교수 ) - 군사전자 - 방송ㆍ통신융합기술 허재두 ( 한국전자통신연구원본부장 ) - 무선 PAN/BAN 김봉태 ( 한국전자통신연구원소장 ) - 미래네트워크 반도체소사이어티 회 장 전영현 ( 삼성SDI 사장 ) 자문위원 권오경 ( 한양대학교교수 ) 선우명훈 ( 아주대학교교수 ) 신윤승 ( 삼성전자고문 ) 신현철 ( 한양대학교교수 ) 우남성 ( 삼성전자사장 ) 임형규 (SK 부회장 ) 수석부회장 조중휘 ( 인천대학교교수 ) 감 사 김경기 ( 대구대학교교수 ) 최중호 ( 서울시립대학교교수 ) 연구담당부회장 조경순 ( 한국외국어대학교교수 ) 사업담당부회장 김진상 ( 경희대학교교수 ) 학술담당부회장 범진욱 ( 서강대학교교수 ) 총무이사 공준진 ( 삼성전자마스터 ) 김동규 ( 한양대학교교수 ) 박종선 ( 고려대학교교수 ) 이한호 ( 인하대학교교수 ) 편집이사 이희덕 ( 충남대학교교수 ) 인치호 ( 세명대학교교수 ) 한태희 ( 성균관대학교교수 ) 학술이사 강진구 ( 인하대학교교수 ) 김영환 ( 포항공과대학교수 ) 김재석 ( 연세대학교교수 ) 김철우 ( 고려대학교교수 ) 노정진 ( 한양대학교교수 ) 노원우 ( 연세대학교교수 ) 박성정 ( 건국대학교교수 ) 박홍준 ( 포항공과대학교수 ) 변영재 (UNIST 교수 ) 송민규 ( 동국대학교교수 ) 신현철 ( 광운대학교교수 ) 유창식 ( 한양대학교교수 ) 이혁재 ( 서울대학교교수 ) 전민용 ( 충남대학교교수 ) 정연모 ( 경희대학교교수 ) 정원영 (( 주 ) 태성에스엔이이사 ) 정진균 ( 전북대학교교수 ) 정진용 ( 인하대학교교수 ) 정항근 ( 전북대학교교수 ) 차호영 ( 홍익대학교교수 ) 최우영 ( 연세대학교교수 ) 사업이사 강성호 ( 연세대학교교수 ) 공배선 ( 성균관대학교교수 ) 권기원 ( 성균관대학교교수 ) 김동순 ( 전자부품연구원센터장 ) 김소영 ( 성균관대학교교수 ) 김시호 ( 연세대학교교수 ) 송용호 ( 한양대학교교수 ) 엄낙웅 ( 한국전자통신연구원소장 ) 윤광섭 ( 인하대학교교수 ) 조대형 ( 스위스로잔연방공대총장수석보좌관 ) 조상복 ( 울산대학교교수 ) 조태제 ( 삼성전기마스터 ) 최윤경 ( 삼성전자마스터 ) 최준림 ( 경북대학교교수 ) 산학이사 강태원 ( 넥셀사장 ) 김경수 ( 넥스트칩대표 ) 김달수 (TLI 대표 ) 김동현 (ICTK 사장 ) 김보은 ( 라온텍사장 ) 김준석 (ADT 사장 ) 변대석 ( 삼성전자마스터 ) 손보익 ( 실리콘웍스대표 ) 송태훈 ( 휴인스사장 ) 신용석 ( 케이던스코리아사장 ) 안흥식 (Xilinx Korea 지사장 ) 이도영 ( 옵토레인사장 ) 이서규 ( 픽셀플러스대표 ) 이윤종 ( 동부하이텍부사장 ) 이장규 ( 텔레칩스대표 ) 이종열 (FCI 부사장 ) 정해수 (Synopsys 사장 ) 최승종 (LG 전자전무 ) 허 염 ( 실리콘마이터스대표 ) 황규철 ( 삼성전자상무 ) 황정현 ( 아이닉스대표 ) 재무이사 김희석 ( 청주대학교교수 ) 임신일 ( 서경대학교교수 ) 회원이사 이광엽 ( 서경대학교교수 ) 최기영 ( 서울대학교교수 ) 간 사 강석형 (UNIST 교수 ) 김영민 ( 광운대학교교수 ) 김종선 ( 홍익대학교교수 ) 김형탁 ( 홍익대학교교수 ) 문 용 ( 숭실대학교교수 ) 백광현 ( 중앙대학교교수 ) 이강윤 ( 성균관대학교교수 ) 이성수 ( 숭실대학교교수 ) 연구회위원장 오정우 ( 연세대학교교수 ) - 반도체소자및재료 이상신 ( 광운대학교교수 ) - 광파및양자전자공학 김동규 ( 한양대학교교수 ) - SoC설계 유창식 ( 한양대학교교수 ) - RF집적회로 정원영 (( 주 ) 태성에스엔이이사 ) - PCB&Package

14 The Magazine of the IEIE 컴퓨터소사이어티 회 장 강문식 ( 강릉원주대학교교수 ) 명예회장 김승천 ( 한성대학교교수 ) 김형중 ( 고려대학교교수 ) 박인정 ( 단국대학교교수 ) 박춘명 ( 한국교통대학교교수 ) 신인철 ( 단국대학교교수 ) 안병구 ( 홍익대학교교수 ) 안현식 ( 동명대학교교수 ) 이규대 ( 공주대학교교수 ) 허 영 ( 한국전기연구원본부장 ) 홍유식 ( 상지대학교교수 ) 자문위원 남상엽 ( 국제대학교교수 ) 이강현 ( 조선대학교교수 ) 정교일 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 감 사 심정연 ( 강남대학교교수 ) 이강현 ( 조선대학교교수 ) 부 회 장 김도현 ( 제주대학교교수 ) 윤은준 ( 경일대학교교수 ) 정용규 ( 을지대학교교수 ) 황성운 ( 홍익대학교교수 ) 협동부회장 권호열 ( 강원대학교교수 ) 김영학 ( 한국산업기술평가관리원본부장 ) 박수현 ( 국민대학교교수 ) 우운택 (KAIST 교수 ) 조민호 ( 고려대학교교수 ) 최용수 ( 성결대학교교수 ) 총무이사 박성욱 ( 강릉원주대학교교수 ) 박영훈 ( 숙명여자대학교교수 ) 재무이사 황인정 ( 명지병원책임연구원 ) 홍보이사 이덕기 ( 연암공과대학교교수 ) 편집이사 강병권 ( 순천향대학교교수 ) 기장근 ( 공주대학교교수 ) 김진홍 ( 성균관대학교교수 ) 변영재 (UNIST 교수 ) 이석환 ( 동명대학교교수 ) 정혜명 ( 김포대학교교수 ) 진성아 ( 성결대학교교수 ) 학술이사 강상욱 ( 상명대학교교수 ) 권태경 ( 연세대학교교수 ) 김선욱 ( 고려대학교교수 ) 김천식 ( 세종대학교교수 ) 성해경 ( 한양여자대학교교수 ) 이문구 ( 김포대학교교수 ) 이민호 ( 경북대학교교수 ) 이찬수 ( 영남대학교교수 ) 이후진 ( 한성대학교교수 ) 한규필 ( 금오공과대학교교수 ) 한태화 ( 연세대의료원연구팀장 ) 사업이사 김홍균 ( 다스파워기술고문 ) 박세환 ( 한국과학기술정보연구원전문연구위원 ) 박승창 ( 유오씨사장 ) 조병순 ( 시엔시인스트루먼트사장 ) 산학이사 김대휘 ( 한국정보통신대표이사 ) 노소영 ( 월송출판대표이사 ) 서봉상 ( 올포랜드이사 ) 송치봉 ( 웨이버스이사 ) 오승훈 ( 주얼린대표이사 ) 유성철 (LG 히다찌산학협력팀장 ) 조병영 ( 태진인포텍전무 ) 논문편집위원장 진 훈 ( 경기대학교교수 ) 연구회위원장 윤은준 ( 경일대학교교수 ) - 융합컴퓨팅 이민호 ( 경북대학교교수 ) - 인공지능 / 신경망 / 퍼지 이후진 ( 한성대학교교수 ) - 멀티미디어 진 훈 ( 경기대학교교수 ) - 휴먼ICT 김도현 ( 제주대학교교수 ) - M2M/IoT 우운택 (KAIST 교수 ) - 증강휴먼 황성운 ( 홍익대학교교수 ) - CPS보안 신호처리소사이어티 회 장 김창익 (KAIST 교수 ) 자문위원 김정태 ( 이화여자대학교교수 ) 김홍국 ( 광주과학기술원교수 ) 이영렬 ( 세종대학교교수 ) 전병우 ( 성균관대학교교수 ) 조남익 ( 서울대학교교수 ) 홍민철 ( 숭실대학교교수 ) 감 사 한종기 ( 세종대학교교수 ) 이영렬 ( 세종대학교교수 ) 부 회 장 김문철 (KAIST 교수 ) 박종일 ( 한양대학교교수 ) 심동규 ( 광운대학교교수 ) 협동부회장 강동욱 ( 정보통신기술진흥센터 CP) 김진웅 ( 한국전자통신연구원그룹장 ) 백준기 ( 중앙대학교교수 ) 변혜란 ( 연세대학교교수 ) 신원호 (LG 전자상무 ) 양인환 (TI Korea 이사 ) 오은미 ( 삼성전자 Master) 이병욱 ( 이화여자대학교교수 ) 지인호 ( 홍익대학교교수 ) 최병호 ( 전자부품연구원센터장 ) 이 사 강현수 ( 충북대학교교수 ) 권기룡 ( 부경대학교교수 ) 김남수 ( 서울대학교교수 ) 김창수 ( 고려대학교교수 ) 김해광 ( 세종대학교교수 ) 박구만 ( 서울과학기술대학교교수 ) 박인규 ( 인하대학교교수 ) 서정일 ( 한국전자통신연구원선임연구원 ) 신지태 ( 성균관대학교교수 ) 엄일규 ( 부산대학교교수 ) 유양모 ( 서강대학교교수 ) 이상근 ( 중앙대학교교수 ) 이상윤 ( 연세대학교교수 ) 이창우 ( 가톨릭대학교교수 ) 임재열 ( 한국기술교육대학교교수 ) 장길진 ( 경북대학교교수 ) 장준혁 ( 한양대학교교수 ) 한종기 ( 세종대학교교수 ) 협동이사 강상원 ( 한양대학교교수 ) 강제원 ( 이화여자대학교교수 ) 구형일 ( 아주대학교교수 ) 권구락 ( 조선대학교교수 ) 김기백 ( 숭실대학교교수 ) 김기백 ( 숭실대학교교수 ) 김상효 ( 성균관대학교교수 ) 김용환 ( 전자부품연구원선임연구원 ) 김원준 ( 건국대학교교수 ) 김응규 ( 한밭대학교교수 ) 김재곤 ( 한국항공대학교교수 ) 박상윤 ( 명지대학교교수 ) 박현진 ( 성균관대학교교수 ) 박호종 ( 광운대학교교수 ) 서영호 ( 광운대학교교수 ) 신재섭 ( 픽스트리대표이사 ) 신종원 ( 광주과학기술원교수 ) 양현종 (UNIST 교수 ) 이기승 ( 건국대학교교수 ) 이상철 ( 인하대학교교수 ) 이종설 ( 전자부품연구원책임연구원 ) 임재윤 ( 제주대학교교수 ) 장세진 ( 전자부품연구원센터장 ) 전세영 (UNIST 교수 ) 정찬호 ( 한밭대학교교수 ) 최강선 ( 한국기술교육대학교교수 ) 최승호 ( 서울과학기술대학교교수 ) 최준원 ( 한양대학교교수 ) 홍성훈 ( 전남대학교교수 ) 총무간사 허용석 ( 아주대학교교수 ) 연구회위원장 김무영 ( 세종대학교교수 ) - 음향및신호처리 송병철 ( 인하대학교교수 ) - 영상신호처리 이찬수 ( 영남대학교교수 ) - 영상이해 예종철 (KAIST 교수 ) - 바이오영상신호처리

15 시스템및제어소사이어티 회 장 김영철 ( 군산대학교교수 ) 부 회 장 김수찬 ( 한경대학교교수 ) 유정봉 ( 공주대학교교수 ) 이경중 ( 연세대학교교수 ) 주영복 ( 한국기술교육대학교교수 ) 감 사 김영진 ( 생산기술연구원박사 ) 남기창 ( 동국대학교교수 ) 총무이사 권종원 ( 한국산업기술시험원선임연구원 ) 김용태 ( 한경대학교교수 ) 재무이사 김준식 (KIST 박사 ) 최영진 ( 한양대학교교수 ) 학술이사 김용권 ( 건양대학교교수 ) 서성규 ( 고려대학교교수 ) 편집이사 남기창 ( 동국대학교교수 ) 이수열 ( 경희대학교교수 ) 기획이사 이덕진 ( 군산대학교교수 ) 최현택 ( 한국해양과학기술원책임연구원 ) 사업이사 고낙용 ( 조선대학교교수 ) 양연모 ( 금오공과대학교교수 ) 이석재 ( 대구보건대학교교수 ) 산학연이사 강대희 ( 유도 박사 ) 조영조 ( 한국전자통신연구원박사 ) 홍보이사 김재욱 ( 한국한의학연구원박사 ) 김호철 ( 을지대학교교수 ) 박재병 ( 전북대학교교수 ) 여희주 ( 대진대학교교수 ) 회원이사 권오민 ( 충북대학교교수 ) 김기연 ( 한국산업기술시험원주임연구원 ) 김종만 ( 전남도립대학교교수 ) 김지홍 ( 전주비전대학교교수 ) 문정호 ( 강릉원주대학교교수 ) 박명진 ( 경희대학교교수 ) 변영재 (UNIST 교수 ) 송철규 ( 전북대학교교수 ) 이상준 ( 선문대학교교수 ) 이태희 ( 전북대학교교수 ) 이학성 ( 세종대학교교수 ) 정재훈 ( 동국대학교교수 ) 최수범 (KISTI 연구원 ) 자문위원 김덕원 ( 연세대학교교수 ) 김희식 ( 서울시립대학교교수 ) 박종국 ( 경희대학교교수 ) 서일홍 ( 한양대학교교수 ) 오상록 (KIST 분원장 ) 오승록 ( 단국대학교교수 ) 오창현 ( 고려대학교교수 ) 정길도 ( 전북대학교교수 ) 허경무 ( 단국대학교교수 ) 연구회위원장 한수희 (POSTECH 교수 ) - 제어계측 이성준 ( 한양대학교교수 ) - 회로및시스템 남기창 ( 동국대학교교수 ) - 의용전자및생체공학 김규식 ( 서울시립대학교교수 ) - 전력전자 김영철 ( 군산대학교교수 ) - 지능로봇 이석재 ( 대구보건대학교교수 ) - 국방정보및제어 이덕진 ( 군산대학교교수 ) - 자동차전자 오창현 ( 고려대학교교수 ) - 의료영상시스템 권종원 ( 한국산업기술시험원선임연구원 ) - 스마트팩토리 산업전자소사이어티 회 장 이병선 ( 김포대학교교수 ) 명예회장 원영진 ( 부천대학교교수 ) 자 문 단 윤기방 ( 인천대학교명예교수 ) 강창수 ( 유한대학교교수 ) 이원석 ( 동양미래대학교교수 ) 이상회 ( 동서울대학교교수 ) 남상엽 ( 국제대학교교수 ) 이상준 ( 수원과학대학교교수 ) 최영일 ( 조선이공대학교총장 ) 김용민 ( 충청대학교교수 ) 윤한오 ( 경주스마트미디어센터교수 ) 김종부 ( 인덕대학교교수 ) 진수춘 ( 한백전자대표 ) 장 철 ( 우성정보기술대표 ) 한성준 ( 아이티센부사장 ) 감 사 김은원 ( 대림대학교교수 ) 이시현 ( 동서울대학교교수 ) 부 회 장 김동식 ( 인하공업전문대학교수 ) 상임이사 김 현 ( 부천대학교교수 ) 김상범 ( 폴리텍인천교수 ) 김영로 ( 명지전문대학교수 ) 김영선 ( 대림대학교교수 ) 김태용 ( 구미대학교교수 ) 김태원 ( 상지영서대학교교수 ) 동성수 ( 용인송담대학교교수 ) 서춘원 ( 김포대학교교수 ) 성해경 ( 한양여자대학교교수 ) 송도선 ( 우송정보대학교교수 ) 안태원 ( 동양미래대학교교수 ) 엄우용 ( 인하공업전문대학교수 ) 우찬일 ( 서일대학교교수 ) 윤중현 ( 조선이공대학교교수 ) 이문구 ( 김포대학교교수 ) 이태동 ( 국제대학교교수 ) 정재필 ( 가천대학교교수 ) 조도현 ( 인하공업전문대학교수 ) 최의선 ( 폴리텍아산캠퍼스교수 ) 협동상임이사 강현웅 ( 핸즈온테크놀로지대표 ) 김세종 (SJ정보통신부사장 ) 김응연 ( 인터그래텍대표 ) 김진선 ( 청파이엠티본부장 ) 김태형 ( 하이버스대표 ) 박현찬 ( 나인플러스EDA 대표 ) 서봉상 ( 올포랜드이사 ) 성재용 ( 오픈링크시스템대표 ) 송광헌 ( 복두전자대표 ) 송치봉 ( 웨이버스이사 ) 유성철 (LG 히다찌본부장 ) 이영준 ( 비츠로시스본부장 ) 전한수 ( 세림티에스지이사 ) 조규남 ( 로봇신문사대표 ) 조병용 ( 태진인포텍부사장 ) 조한일 ( 에이블정보기술상무 ) 최석우 ( 한국정보기술상무 ) 재무이사 강민구 ( 경기과학기술대학교교수 ) 강희훈 ( 여주대학교교수 ) 곽칠성 ( 재능대학교교수 ) 김경복 ( 경복대학교교수 ) 문현욱 ( 동원대학교교수 ) 안성수 ( 명지전문대학교수 ) 이용구 ( 한림성심대학교교수 ) 이종하 ( 전주비전대학교교수 ) 주진화 ( 오산대학교교수 ) 학술이사 구자일 ( 인하공업전문대학교수 ) 김덕수 ( 동양미래대학교교수 ) 김용중 ( 한국폴리텍대학교수 ) 김종오 ( 동양미래대학교교수 ) 이동영 ( 명지전문대학교수 ) 이영종 ( 여주대학교교수 ) 이영진 ( 을지대학교교수 ) 이종용 ( 광운대학교교수 ) 장경배 ( 고려사이버대학교교수 ) 정경권 ( 동신대학교교수 ) 사업이사 고정환 ( 인하공업전문대학교수 ) 김영우 ( 두원공과대학교교수 ) 김윤석 ( 상지영서대학교교수 ) 박진홍 ( 혜전대학교교수 ) 방극준 ( 인덕대학교교수 ) 변상준 ( 대덕대학교교수 ) 심완보 ( 충청대학교교수 ) 오태명 ( 명지전문대학교수 ) 장성석 ( 영진전문대학교수 ) 산학연이사 서병석 ( 상지영서대학교교수 ) 성홍석 ( 부천대학교교수 ) 원우연 ( 폴리텍춘천교수 ) 이규희 ( 상지영서대학교교수 ) 이정석 ( 인하공업전문대학교수 ) 이종성 ( 부천대학교교수 ) 정환익 ( 경복대학교교수 ) 최홍주 ( 상지영서대학교교수 ) 한완옥 ( 여주대학교교수 ) 협동이사 강현석 ( 로보웰코리아대표 ) 고강일 ( 이지테크대표 ) 김민준 ( 베리타스부장 ) 김연길 ( 대보정보통신본부장 ) 김창일 ( 아이지대표 ) 김태웅 ( 윕스부장 ) 남승우 ( 상학당대표 ) 박정민 ( 오므론과장 ) 오재곤 ( 세인부사장 ) 유제욱 ( 한빛미디어부장 ) 이요한 ( 유성SDI 대표 ) 이진우 ( 글로벌이링크대표 )

16 The Magazine of the IEIE 제 21 대평의원명단 강문식 ( 강릉원주대학교교수 ) 강봉순 ( 동아대학교교수 ) 강성원 ( 한국전자통신연구원부장 ) 강창수 ( 유한대학교교수 ) 고성제 ( 고려대학교교수 ) 고요환 (( 주 ) 매그나칩반도체전무 ) 고윤호 ( 충남대학교교수 ) 고정환 ( 인하공업전문대학교수 ) 고현석 ( 한국전자통신연구원선임연구원 ) 공배선 ( 성균관대학교교수 ) 공준진 ( 삼성전자마스터 ) 구용서 ( 단국대학교교수 ) 구자일 ( 인하공업전문대학교수 ) 권기룡 ( 부경대학교교수 ) 권기원 ( 성균관대학교교수 ) 권오경 ( 한양대학교교수 ) 권종기 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 권종원 ( 한국산업기술시험원선임연구원 ) 권혁인 ( 중앙대학교교수 ) 권호열 ( 강원대학교교수 ) 김강욱 ( 경북대학교교수 ) 김경기 ( 대구대학교교수 ) 김경연 ( 제주대학교교수 ) 김규식 ( 서울시립대학교교수 ) 김기남 ( 삼성전자사장 ) 김기호 ( 삼성전자부사장 ) 김남용 ( 강원대학교교수 ) 김달수 ( 티엘아이대표이사 ) 김대환 ( 국민대학교교수 ) 김덕진 ( 명예회장 ) 김도현 ( 명예회장 ) 김도현 ( 제주대학교교수 ) 김동규 ( 한양대학교교수 ) 김동순 ( 전자부품연구원박사 ) 김동식 ( 인하공업전문대학교수 ) 김동식 ( 한국외국어대학교교수 ) 김무영 ( 세종대학교교수 ) 김봉태 ( 한국전자통신연구원소장 ) 김부균 ( 숭실대학교교수 ) 김상태 ( 한국산업기술평가관리원실장 ) 김상효 ( 성균관대학교교수 ) 김선용 ( 건국대학교교수 ) 김선욱 ( 고려대학교교수 ) 김선일 ( 한양대학교교수 ) 김성대 (KAIST 교수 ) 김성진 ( 경남대학교교수 ) 김성호 ( 한국산업기술평가관리원팀장 ) 김소영 ( 성균관대학교교수 ) 김수원 ( 고려대학교교수 ) 김수중 ( 명예회장 ) 김수찬 ( 한경대학교교수 ) 김수환 ( 서울대학교교수 ) 김승천 ( 한성대학교교수 ) 김시호 ( 연세대학교교수 ) 김영권 ( 명예회장 ) 김영로 ( 명지전문대학교수 ) 김영선 ( 대림대학교교수 ) 김영철 ( 군산대학교교수 ) 김영환 ( 포항공과대학교교수 ) 김용민 ( 충청대학교교수 ) 김용석 ( 성균관대학교교수 ) 김용신 ( 고려대학교교수 ) 김원종 ( 한국전자통신연구원팀장 ) 김원하 ( 경희대학교교수 ) 김윤희 ( 경희대학교교수 ) 김재석 ( 연세대학교교수 ) 김재현 ( 아주대학교교수 ) 김재희 ( 연세대학교교수 ) 김정식 ( 대덕전자회장 ) 김정태 ( 이화여자대학교교수 ) 김정호 ( 이화여자대학교교수 ) 김종대 ( 한국전자통신연구원연구위원 ) 김종옥 ( 고려대학교교수 ) 김준모 ( 한국과학기술원교수 ) 김지훈 ( 이화여자대학교교수 ) 김진영 ( 광운대학교교수 ) 김창수 ( 고려대학교교수 ) 김창용 ( 삼성전자 DMC 연구소장 ) 김창익 ( 한국과학기술원교수 ) 김철동 (( 주 ) 세원텔레텍대표이사 ) 김철우 ( 고려대학교교수 ) 김태욱 ( 연세대학교교수 ) 김태원 ( 상지영서대학교교수 ) 김 현 ( 부천대학교교수 ) 김현수 ( 삼성전자상무 ) 김형탁 ( 홍익대학교교수 ) 김홍국 ( 광주과학기술원교수 ) 김 훈 ( 인천대학교교수 ) 김희석 ( 청주대학교교수 ) 김희식 ( 서울시립대학교교수 ) 나정웅 ( 명예회장 ) 남기창 ( 동국대학교교수 ) 남상엽 ( 국제대학교교수 ) 남상욱 ( 서울대학교교수 ) 노원우 ( 연세대학교교수 ) 노정진 ( 한양대학교교수 ) 노태문 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 동성수 ( 용인송담대학교교수 ) 류수정 ( 삼성전자상무 ) 문영식 ( 한양대학교교수 ) 문 용 ( 숭실대학교교수 ) 민경식 ( 국민대학교교수 ) 박광로 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 박광석 ( 서울대학교교수 ) 박규태 ( 명예회장 ) 박동일 ( 현대자동차 전무 ) 박래홍 ( 서강대학교교수 ) 박병국 ( 서울대학교교수 ) 박성욱 (SK하이닉스부회장 ) 박성한 ( 명예회장 ) 박수현 ( 국민대학교교수 ) 박인규 ( 인하대학교교수 ) 박종일 ( 한양대학교교수 ) 박주현 ( 영남대학교교수 ) 박진옥 ( 명예회장 ) 박찬구 ( 인피니언테크놀로지스파워세미텍대표이사 ) 박춘명 ( 한국교통대학교교수 ) 박항구 ( 명예회장 ) 박현욱 ( 한국과학기술원교수 ) 박현창 ( 동국대학교교수 ) 박형무 ( 동국대학교교수 ) 박홍준 ( 포항공과대학교교수 ) 방성일 ( 단국대학교교수 ) 백광현 ( 중앙대학교교수 ) 백만기 ( 김 & 장법률사무소변리사 ) 백준기 ( 중앙대학교교수 ) 백흥기 ( 전북대학교교수 ) 범진욱 ( 서강대학교교수 ) 변영재 ( 울산과학기술대학교교수 ) 서승우 ( 서울대학교교수 ) 서정욱 ( 명예회장 ) 서철헌 ( 숭실대학교교수 ) 서춘원 ( 김포대학교교수 ) 선우명훈 ( 아주대학교교수 ) 성굉모 ( 명예회장 ) 성하경 ( 전자부품연구원선임연구본부장 ) 성해경 ( 한양여자대학교교수 ) 손광준 ( 한국산업기술평가관리원 PD) 손광훈 ( 연세대학교교수 ) 손보익 ( 실리콘웍스대표이사 ) 송문섭 (( 유 ) 엠세븐시스템대표이사 ) 송민규 ( 동국대학교교수 ) 송병철 ( 인하대학교교수 ) 송상헌 ( 중앙대학교교수 ) 송용호 ( 한양대학교교수 ) 송제호 ( 전북대학교교수 ) 송창현 ( 네이버 CTO) 신오순 ( 숭실대학교교수 ) 신요안 ( 숭실대학교교수 ) 신지태 ( 성균관대학교교수 ) 신현철 ( 한양대학교교수 ) 신현철 ( 광운대학교교수 ) 심대용 (SK하이닉스상무 ) 심동규 ( 광운대학교교수 ) 심정연 ( 강남대학교교수 ) 안길초 ( 서강대학교교수 ) 안병구 ( 홍익대학교교수 ) 안성수 ( 명지전문대학교수 ) 안승권 (LG 전자사장 ) 안태원 ( 동양미래대학교교수 ) 안현식 ( 동명대학교교수 ) 양일석 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 엄낙웅 ( 한국전자통신연구원소장 ) 엄일규 ( 부산대학교교수 ) 연규봉 ( 자동차부품연구원센터장 ) 예종철 ( 한국과학기술원교수 ) 오상록 ( 한국과학기술연구원분원장 ) 오성목 (KT 사장 ) 오승록 ( 단국대학교교수 ) 오창현 ( 고려대학교교수 ) 우남성 (( 전 ) 삼성전자사장 ) 우운택 ( 한국과학기술원교수 ) 원영진 ( 부천대학교교수 ) 원용관 ( 전남대학교교수 ) 유경식 ( 한국과학기술원교수 ) 유명식 ( 숭실대학교교수 ) 유윤섭 ( 한경대학교교수 ) 유정봉 ( 공주대학교교수 ) 유창동 ( 한국과학기술원교수 ) 유창식 ( 한양대학교교수 ) 유태환 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 유현규 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 유회준 ( 한국과학기술원교수 )

17 윤기방 ( 인천대학교교수 ) 윤석현 ( 단국대학교교수 ) 윤성로 ( 서울대학교교수 ) 윤영권 ( 삼성전자마스터 ) 윤은준 ( 경일대학교교수 ) 윤일구 ( 연세대학교교수 ) 윤종용 ( 삼성전자비상임고문 ) 윤지훈 ( 서울과학기술대학교교수 ) 이가원 ( 충남대학교교수 ) 이강윤 ( 성균관대학교교수 ) 이경중 ( 연세대학교교수 ) 이광엽 ( 서경대학교교수 ) 이규대 ( 공주대학교교수 ) 이문구 ( 김포대학교교수 ) 이문기 ( 명예회장 ) 이민호 ( 경북대학교교수 ) 이병근 ( 광주과학기술원교수 ) 이병선 ( 김포대학교교수 ) 이병욱 ( 이화여자대학교교수 ) 이상근 ( 중앙대학교교수 ) 이상설 ( 명예회장 ) 이상훈 ( 경남대학교교수 ) 이상홍 ( 정보통신기술진흥센터센터장 ) 이상회 ( 동서울대학교교수 ) 이상훈 ( 한국전자통신연구원원장 ) 이성수 ( 숭실대학교교수 ) 이성준 ( 한양대학교교수 ) 이승호 ( 한밭대학교교수 ) 이승훈 ( 서강대학교교수 ) 이영렬 ( 세종대학교교수 ) 이용구 ( 한림성심대학교교수 ) 이원석 ( 동양미래대학교교수 ) 이윤식 ( 울산과학기술대학교교수 ) 이윤종 (( 주 ) 동부하이텍부사장 ) 이인규 ( 고려대학교교수 ) 이장명 ( 부산대학교교수 ) 이재진 ( 숭실대학교교수 ) 이재홍 ( 서울대학교교수 ) 이종호A ( 서울대학교교수 ) 이종호B ( 서울대학교교수 ) 이진구 ( 명예회장 ) 이찬수 ( 영남대학교교수 ) 이찬호 ( 숭실대학교교수 ) 이창우 ( 가톨릭대학교교수 ) 이채은 ( 인하대학교교수 ) 이천희 ( 전임회장 ) 이충용 ( 연세대학교교수 ) 이충웅 ( 명예회장 ) 이태원 ( 명예회장 ) 이필중 ( 포항공과대학교교수 ) 이한호 ( 인하대학교교수 ) 이혁재 ( 서울대학교교수 ) 이현중 ( 한국전자통신연구원박사 ) 이호경 ( 홍익대학교교수 ) 이흥노 ( 광주과학기술원교수 ) 이희국 ( LG 상근고문 ) 이희덕 ( 충남대학교교수 ) 인치호 ( 세명대학교교수 ) 임기택 ( 전자부품연구원센터장 ) 임신일 ( 서경대학교교수 ) 임재열 ( 한국기술교육대학교교수 ) 임제탁 ( 명예회장 ) 임혜숙 ( 이화여자대학교교수 ) 장은영 ( 공주대학교교수 ) 장태규 ( 중앙대학교교수 ) 전국진 ( 서울대학교교수 ) 전민용 ( 충남대학교교수 ) 전병우 ( 성균관대학교교수 ) 전순용 ( 동양대학교교수 ) 전영현 ( 삼성전자사장 ) 전홍태 ( 중앙대학교교수 ) 정교일 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 정길도 ( 전북대학교교수 ) 정성욱 ( 연세대학교교수 ) 정승원 ( 동국대학교교수 ) 정영모 ( 한성대학교교수 ) 정원영 (( 주 ) 태성에스엔이이사 ) 정윤호 ( 한국항공대학교교수 ) 정은승 ( 삼성전자부사장 ) 정의영 ( 연세대학교교수 ) 정정화 ( 명예회장 ) 정종문 ( 연세대학교교수 ) 정 준 ( 쏠리드대표이사 ) 정진용 ( 인하대학교교수 ) 정항근 ( 전북대학교교수 ) 제민규 ( 한국과학기술원교수 ) 조경순 ( 한국외국어대학교교수 ) 조남익 ( 서울대학교교수 ) 조도현 ( 인하공업전문대학교수 ) 조명진 ( 네이버박사 ) 조민호 ( 고려대학교교수 ) 조상복 ( 울산대학교교수 ) 조성현 ( 한양대학교교수 ) 조성환 ( 한국과학기술원교수 ) 조영조 ( 한국전자통신연구원책임연구원 ) 조중휘 ( 인천대학교교수 ) 조춘식 ( 한국항공대학교교수 ) 주성순 ( 한국전자통신연구원박사 ) 주영복 ( 한국기술교육대학교교수 ) 진 훈 ( 경기대학교교수 ) 차호영 ( 홍익대학교교수 ) 천경준 ( 씨젠회장 ) 최강선 ( 한국기술교육대학교교수 ) 최기영 ( 서울대학교교수 ) 최병덕 ( 한양대학교교수 ) 최승원 ( 한양대학교교수 ) 최승종 (LG 전자전무 ) 최영규 ( 한국교통대학교교수 ) 최용수 ( 성결대학교교수 ) 최우영 ( 서강대학교교수 ) 최윤식 ( 연세대학교교수 ) 최준림 ( 경북대학교교수 ) 최중호 ( 서울시립대학교교수 ) 최진성 ( 도이치텔레콤부사장 ) 최천원 ( 단국대학교교수 ) 최현철 ( 경북대학교교슈 ) 한대근 (( 전 ) 실리콘웍스대표이사 ) 한동석 ( 경북대학교교수 ) 한수희 ( 포항공과대학교교수 ) 한영선 ( 경일대학교교수 ) 한완옥 ( 여주대학교교수 ) 한재호 ( 고려대학교교수 ) 한종기 ( 세종대학교교수 ) 한태희 ( 성균관대학교교수 ) 함철희 ( 삼성전자마스터 ) 허 염 ( 실리콘마이터스대표이사 ) 허 영 ( 한국전기연구원본부장 ) 허재두 ( 한국전자통신연구원본부장 ) 허 준 ( 고려대학교교수 ) 호요성 ( 광주과학기술원교수 ) 홍국태 (LG 전자연구위원 ) 홍대식 ( 연세대학교교수 ) 홍민철 ( 숭실대학교교수 ) 홍승홍 ( 명예회장 ) 홍용택 ( 서울대학교교수 ) 홍유식 ( 가톨릭상지대학교교수 ) 황성운 ( 홍익대학교교수 ) 황승구 ( 한국전자통신연구원소장 ) 황승훈 ( 동국대학교교수 ) 황인철 ( 강원대학교교수 ) 사무국직원명단송기원국장 - 대외업무, 업무총괄, 기획, 자문, 산학연, 선거, 지부이안순부장 - 국내학술, 총무, 포상, 임원관련, 시스템및제어소사이어티배지영부장 - 국제학술, 국문논문, 교육, 컴퓨터소사이어티, 산업전자소사이어티배기동차장 - 사업, 표준화, 용역, 회원관리, 홍보, 신호처리소사이어티변은정차장 - 재무 ( 본회 / 소사이어티 / 연구회 ), 학회지, 통신소사이어티김천일차장 - 정보화, 반도체소사이어티장다희서기 - 국제학술, 국제업무, SPC/JSTS 영문지발간

18 2차상임이사회및임직원워크샵개최제2차상임이사회및임직원워크샵이 3월 9일 ( 금 )~10일( 토 ), 강원도강릉의하슬라뮤지엄호텔에서개최되었고, 각위원회 / 소사이어티별로사업추진보고와논의가있었다. 학회활동으로수고하고있는약 30명의임원들이참석하여, 사업추진회의는물론, 친목도모를위한비어파티, 박물관견학등의프로그램을통해휴식과즐거움을나누는시간이될수있었다. 자문위원회개최 3월 23일 ( 금 ) 오전 11시서울팔래스호텔에서 2018년제1차자문위원회를개최하였다. 이번회의에서학회사업보고와더불어학회발전을위한자문이있었다. 김정식위원 ( 대덕전자회장 ) 의건배사 제 2 차상임이사회개최 제 2 차상임이사회및임직원워크샵단체사진 290 _ The Magazine of the IEIE 12

19 News 대구경북지부및부산경남울산지부방문학회백준기회장은 3월 30일 ( 금 ) 대구경북지부 ( 지부장 : 최현철경북대교수 ) 와부산경남울산지부 ( 지부장 : 이상훈경남대교수 ) 를방문하여지부현황과활성화방안을논의하였다. 인공지능핵심기술및응용 - 인공지능입문워크샵사업위원회에서는 ( 프로그램위원장 : 이강윤교수 ( 성균관대 )) 인공지능핵심기술및응용 - 인공지능입문워크샵 를 3월 29일 ( 목 ), 한국과학기술회관대강당개최하였다. 본워크샵에서는자동차자율주행, 로봇, 의료시스템에필요한요소기술별로해당분야의연구를다년간의수행하여많은경험을보유한국내최고의권위자를초빙하여강좌를구성하였다. 인공지능의기본인딥러닝, 알로리즘, 뉴로모픽소자및회로등에대한최근기술동향을소개하였으며, 이번워크샵에는약 200 명이참석하였다. 대구경북지부방문 인공지능핵심기술및응용 - 인공지능입문워크샵 부산경남울산지부방문 인공지능핵심기술및응용 - 인공지능입문워크샵백준기회장인사말 13 전자공학회지 _ 291

20 차세대반도체소자워크샵 2018 개최반도체소사이어티 ( 회장 : 전영현대표이사 ( 삼성SDI)) 에서는 4월 3일 ( 화 ) 한국반도체산업협회 9층강당에서 차세대반도체소자워크샵 2018 을개최하였다. 이번워크샵은메모리소자기술에서우리나라가강세를보이고있는 Flash Memory 소자및 DRAM 소자에대한차세대기술과향후이를대체할것으로기대되는차세대비휘발성소자기술에대하여발표되었으며차세대시스템반도체소자기술로는먼저기존실리콘기술을대체할것으로기대되는 2D 물질을이용한차세대소자기술, 뉴론과시냅스에관련된소자기술및신경세포모방기술등 AI에관련된소자기술과 FinFET을넘어서는차세대로직소자기술방향에대하여소개되고마지막으로한국메모리반도체산업의성장과정과미래에대한발표가있었으며. 약 120여명이참석하였다. 산업전자소사이어티등산대회개최산업전자소사이어티 ( 회장 : 이병선교수, 김포대 ) 에서는 3월 24일 ( 토 ) 서울청계산에서등산대회를개최하였다. 이번행사에는소사이어티회원총 20여명이참석하였다. 산업전자소사이어티등산대회 차세대반도체소자워크샵 2018 준비위원및강연자단체사진 292 _ The Magazine of the IEIE 14

21 News 신규회원가입현황 (2018 년 2 월 7 일 년 4 월 9 일 ) 정회원고래영 ( 올제텍 ( 주 )), 고현철 (( 주 ) 메쉬 ), 권오현 ( 삼성전자 ), 길용만 ( 청주대학교 ), 김선걸 ( 국민대학교 ), 김진만 ( 이노와이어리스 ), 김태동 ( 국민대학교 ), 김태양 ( 경북대학교 ), 김형규 ( 풍산 ), 노태수 ( 전북대학교공과대학 ), 박진서 ( 국방과학연구소 ), 백정부 ( 국방과학연구소 ), 송상복 ( 올제텍 ( 주 )), 이덕진 ( 군산대학교 ), 이종희 ( 국방과학연구소 ), 이한식 ( 쌍용자동차 ( 주 )), 정성목 (( 주 ) 풍산 ), 조기성 ( 올제텍 ( 주 )), 최원규 ( 국방과학연구소 ) 이상 19명평생회원김지훈 ( 이화여자대학교 ), 문주형 ( 이화여자대학교 ), 선우경 ( 이화여자대학교 ), 심정연 ( 강남대학교 ), 이충호 ( 한밭대학교 ), 황진영 ( 한국항공대학교 ) 이상 6명학생회원김경민 ( 한남대학교 ), 김남규 ( 한남대학교 ), 김다영 ( 충북대학교 ), 김동구 ( 한국과학기술원 ), 김진욱 ( 한국항공대학교 ), 김태현 ( 한경대학교 ), 백민재 ( 세종대학교 ut통신연구소 ), 오수진 ( 성균관대학교 ), 오혁천 ( 홍익대학교 ), 이원석 ( 세종대학교 ), 이재학 ( 청주대학교 ), 장준 ( 국민대학교 ), 정윤상 ( 제주대학교 ), 조한솔 ( 홍익대학교 ), 최일원 ( 홍익대학교세종캠퍼스 ), 최지수 ( 단국대학교 ), 하종규 ( 세종대학교 ) 이상 17명 15 전자공학회지 _ 293

22 학회일지 The Institute of Electronics and Information Engineers 2018년 3월 21일 ~ 2018년 4월 18일 1. 회의개최 회의명칭일시장소주요안건 컴퓨터소사이어티이사회의 3.23 (17:00) 학회회의실 - 컴퓨터소사이어티학술대회논의등 제 2 차학술위원회 ( 추계 ) 회의 3.30 (7:30) 쉐라톤서울팔래스강남호텔 - 추계프로그램구성및진행세부사항논의외 제 2 차회지편집위원회의 3.30 (17:00) 학회회의실 - 특집호편집위원확인및저자권문제논의외 제 3 차학술위원회 ( 하계 ) 회의 4.2 (17:00) 학회회의실 - 하계세션운영등학술대회진행논의외 ICEIC 2019 운영위원회제 1 차회의 4.9 (17:30) 학회회의실 - 학술대회장소논의및주요일정, 조직위원구성논의 IEIE/IEEE Joint Award 차심사위원회의 4.11 (18:00) 학회회의실 - 후보자제출서류검토및차기회의일정조율 2. 행사개최 행사명칭일시장소주관 인공지능핵심기술및응용 - 인공지능입문워크샵 3.29 과학기술회관사업위원회 차세대반도체소자워크샵 한국반도체산업협회반도체소사이어티 294 _ The Magazine of the IEIE 16

23 특 집 편 집 기 양자통신과양자컴퓨터기술 양자역학을기반으로한새로 운패러다임의기술변화가통신과컴퓨터분야에서최근활발하게연구되고있다. 양자통신은양자역학의기본원리에근거하여도청을원천적으로감지할수있게하므로써통신보안기술에허준편집위원새로운변화를모색하고있으며, ( 고려대학교 ) 양자컴퓨터는특수목적형알고리즘을슈퍼컴퓨터보다도훨씬빠르게연산할수있는가능성을기반으로하여국내외기관에서구현경쟁에뛰어들고있는상황이다. 본특집호는양자통신과양자컴퓨터로대표되는양자정보기술분야의기본동작원리와최근국내외연구개발동향을소개하는학계및산업계전문가들의논문 6편으로구성되었다. 첫째, 양자기술을향한양자물리학의기초개념 ( 이진형 ) 에서는양자정보기술에근거가되는양자물리학의기초개념에대하여소개하여양자정보분야에생소한독자들에게양자정보분야를입문하는지식을제공한다. 둘째, 양자암호통신개요및기술동향 ( 한상욱 ) 은양자암호통신기술의기본원리를설명하고현재상용화단계에있는해당기술의국내외현황과남은문제점을소개한다. 셋째, 양자컴 퓨터의소개및전망 ( 김태현 ) 에서는양자컴퓨터의개념을비전문가들도쉽게이해할수있는내용으로소개하고향후양자컴퓨터의발전방향을전망한다. 넷째, 결함허용양자컴퓨팅연구개발동향 ( 최병수외 ) 에서는양자컴퓨터구현에가장큰난제로서안전성확보를위하여추가되는오버헤드문제를소개하고그것을최소화할수있는방법을소개한다. 또한기존컴퓨터구조의관점에서양자컴퓨터를분석하고양자컴퓨터를구성하는각계층의기술지도를소개한다. 다섯째, 양자정보이론과결함허용양자컴퓨팅 ( 신정환외 ) 에서는앞서소개한결함허용양자컴퓨팅기술이양자정보이론과연결되는이론체계를설명하여양자컴퓨터구현기술의향후발전방향을조명한다. 끝으로, 양자알고리즘개발을위한머신러닝기법 ( 방정호외 ) 에서는최근각광을받고있는머신러닝분야가양자정보기술과어떻게접목될수있는지설명한다. 양자컴퓨터의발전과정에서실질적으로활용될수있는분야로서기계학습이주요한예가될수있음을소개한다. 바쁜일정중에본특집호를위하여시간과노력을아끼지않으신집필진여러분께감사드리며, 본특집호가양자통신과양자컴퓨터분야를이해하는기본자료로서많이활용되기를기원한다. 17 전자공학회지 _ 295

24 특집 양자기술을향한양자물리학의기초개념 양자기술을향한 양자물리학의기초개념 초록 양자과학 (quantum science) 에기초한양자기술 (quantum technology) 분야가최근괄목하게발전하였다. 이글은양자과학및양자기술에진입하려는데있어어려움을겪는양자물리학초보자를위한것이다. 양자물리학의기초개념인양자중첩, 양자간섭, 그리고양자얽힘에대해논의한다. 특히, 단일광자를이용한양자광학사례를제시하여이해를높이고자하였다. 들어가는말 이진형 한양대학교물리학과 양자과학 (quantum science) 에기초한양자기술 (quantum technology) 분야가최근괄목하게발전하였다 [1]. 양자기술은정보통신및전산분야에크게기여할높은잠재성을갖고있다는평가를받고있다. 하지만, 양자기술분야에들어가려면양자물리학 (quantum physics) 이라는높은진입장벽을넘어야한다. 양자물리학은물리학자들에게도이해가쉽지않은, 어렵고난해한학문이다. 그이유는우리가일상경험에서쌓아온직관에반하는개념으로가득차있기때문이다. 이글은양자과학및양자기술에진입하려는데있어어려움을겪는양자물리학초보자를위한것이다 [2]. 양자물리학의기초개념에대해양자광학의사례를들어설명하였다. 비록개념이난해하더라도그개념이발생한과정을따라가다보면, 어느새새로운직관을갖게되지않을까하는희망에서이다. 이글은저자가강의한고려대양자통신단기강좌와한양대양자물리학과양자광학수업을바탕으로하고있다. 296 _ The Magazine of the IEIE 18

25 양자기술을향한양자물리학의기초개념 본론 (1) 양자현상의특징 [2] 양자물리학 (quantum physics) 은전자나원자와같은미시세계 (microscopic world) 에서일어나는현상을설명하기위한물리학체계이다 [4]. 미터 (meter) 혹은더큰길이영역인거시세계 (macroscopic world) 에서인간인우리가보고경험하는현상과달리, 미시세계의현상은몇가지다른특성을갖고있다. 중요한특성중하나는물성 ( 예를들어에너지 ) 을관측할때불연속값중하나가검출된다. 이는거시세계의경우와다르다. 예를들어야구공은처음던지는속도를바꾸면에너지가달라지는데, 관측되는에너지값은유리수와무리수를포함한실수이며, 현재에너지값을중심으로주변의임의의값이모두가능하다는의미에서연속적이다 [5]. 이와달리원자내전자와같은미시물리계 (system) 는특정에너지값들만관측된다. 현재에너지값을중심으로가까운실수값이불가능하다는의미에서불연속 (discrete) 이다 [6]. 이를 관측량 ( 에너지 ) 이양자화 (quantize) 되어있다 고말한다. 또한관측가능한값들의가까운차이를 양자 (quantum) 라고부른다. 또다른중요한특성이있는데, 동일한조건 임에도불구하고, 불연속인관측량이측정때마다달라진다. 달리말하면반복측정 (repeatable test) 에서관측된값의재현성 (reproducibility) 이없다. 이때관측되는값은그어떤규칙도없이마치우연히결정되는듯하다. 예외가있는데, 미소물리계를아주특별한조건하에두면특정값만관측되게할수있다 [7]. 하지만일반적인조건하에서관측되는값을특정짓는규칙은없고, 단지관측값들의확률만규정할수있다. 이런의미에서 비결정론 (indeterminism) 법칙, 혹은 통계적결정론 (statistical determinism) 법칙 을따른다고말할수있다 [1]. 한편, 관측되는값이재현되지못하는이유를측정장치와의상호작용 ( 혹은측정하려는행위그자체 ) 때문이라고보기도한다. 예를들어 Heisenberg는현미경사고실험에서전자의위치를정확히측정하려면파장이매우짧은빛을사용해야하고, 매우짧은파장의빛은운동량이매우크 기때문에, 관찰대상인전자의운동량을크게변화시킨다고설명하였다 [8]. ( 이것을불확정성관계와연결하려는시도에큰이견이있을수있지만 ) Heisenberg의현미경사고실험이시사하는바는 미시물리계는관측에의해크게영향받는다 는것이다. 이는거시세계현상과크게다르다. 야구공은아무리쳐다봐도그위치나운동량이달라지지않는다. 미시현상의중요한또다른특성은양자간섭 (quantum interference) 이다. 통상적으로간섭 (interference) 은파동의주요성질로입자 (particle) 와파동 (wave) 을구별하는중요한근거중하나이다. ( 예를들어, 빛이입자인지파동인지에대한오랜논란은 Young이수행한쌍슬릿실험에서파동으로매듭지어졌다 [9]. < 그림 1> 참고.) 전자는입자로간주되었는데, 이는 Millikan의기름방울실험 [10] 등에서대전된물체가갖는전하의값이전자전하의정수배로양자화되어있음이밝혀졌기때문이다. 이는전자가더작은전하입자로쪼개지지않음 (indivisibility) 을시사한다. 거시세계에서, ( 관찰도중 ) 쪼개지지않는물리계 ( 입자 ) 는간섭이라는현상을보이지않는다. 빛이나물결대신야구공으로 Young 의쌍슬릿과같은실험을해보면, 슬릿뒤벽에나타나는야구공의흔적은 ( 파동과달리 ) 간섭무늬가아니다. 대신슬릿통과시굴절된야구공흔적이각각있을뿐이다. 쪼개진다는성질이간섭을일으키기에충분하지않지만, 간섭을위해서는필요하다. 다르게말하면, 쪼개지지않는거시물리계는간섭을보이지않는다. 거시세계파동은모두쪼개질수있으며, 한곳에모이면서간섭을한다. 쪼개지진않지만미시세계입자인전자로쌍슬릿실험을하면어떻게될까? 전자를한번에하나씩보내슬 < 그림 1> 고전파동이왼쪽에있는두슬릿을통과하고모이면서일어나는간섭현상. 쪼개지지않는고전입자는이러한간섭무늬를형성하지않는다. 19 전자공학회지 _ 297

26 이진형 릿뒤스크린에서검출하면, 처음몇번시행결과로는간섭무늬를보이지않는다. 차라리벽에있는야구공흔적과비슷하다. 하지만, 계속반복시행하면, < 그림 2> 에서보는것처럼, 신기하게도점차간섭무늬를갖춰간다 [11]. 즉, 미시물리계는쪼개지지않는경우에도 간섭 이일어난다. 도대체쪼개지지않는전자는무엇과혹은무엇이간섭하는걸까? 이에대해 Dirac은 [ 양자물리계 ] 는자기자신과간섭한다 고표현하였다 [12]. 이러한간섭은거시세계에서나타나는파동과분명다르며이를 양자간섭 (quantum interference) 이라고부른다. 보다추상적인용어로 양자결맞음 (quantum coherence) 을사용하기도한다. 앞서논의한양자현상을설명및예측할수있는물리학체계를양자물리학이라고하고, 그밖의물리학 체계를고전물리학이라고흔히부른다. 고전물리학은 Newton 역학, 전자기학, 통계역학, Einstein 상대론등이다. 두종류의물리학체계가가정하는가설을비교요약하면 < 표 1> 와같다. (2) 단일광자의양자간섭에대한사고실험단일광자실험을통해앞서논의한양자현상을구체적으로살펴보고자한다. 먼저양자현상을요약하면다음과같다. (C.1) ( 양자 ) 관측되는값 ( 일반적으로사건 ) 이불연속이다. (C.2) ( 통계적결정론 ) 관측가능한값 ( 사건 ) 은확률로결정된다. (C.3) ( 양자간섭 ) 쪼개지지않는입자도간섭현상을일으킬수있다. 이 3가지특성중 (C.1) 과 (C.2) 는 ( 약간다른의미에서 ) 거시세계에서도쉽게찾을수있다. 예를들어동전던지기같은경우, 관측가능한사건은앞면혹은뒷면으로, 연속이아닌불연속이다. 또한아무렇게나던진다면 ( 초기조건을알수없기때문에 ) 앞과뒤가나올확률은동일하게 1/2이다 [15]. 이러한동전던지기는기존의확률체계로기술가능하며, 이를 고전확률론 이라고부르도록하자. 반면에양자간섭 (C.3) 도포함하려면, 기존의확률체계가아닌새로운확률체계가필요하다. 새로운확률체계를양자이론혹은 양자확률론 이라고부르자. 앞으로단일광자실험을통해두가지확률론을좀더심도있게논의하고비교하도록하자. 광자란빛의최소단위밝기를말한다. 즉, 빛의밝기를점차줄여, 빛이아예없어지기직전의가장작은밝기를뜻한다. 보통레이저는초당 개이상의광자를발생시킨다. 하지만레이저바로뒤에감쇠기 (attenuator) 를 < 표 1> 고전물리학과양자물리학의가설비교. 양자물리학은여러가지해석이있으며여기서는정통해석으로간주하는 Copenhagen 해석을채택하고있다 [14]. < 그림 2> 전자가쌍슬릿을통과한후스크린에검출된흔적 [13]. 전자의개수는각각 (a) 11 개, (b) 200 개, 6000 개, (d) 개, 그리고 (e) 개이다. 전자의개수가증가함에따라, 검출흔적이간섭무늬를띄어간다. 고전물리학 양자물리학 (Copenhagen 해석 ) 관측량의연속성 관측량의불연속성 결정론 ( 실재론 ) 통계적결정론 ( 비실재론 ) 입자 / 파동둘중하나 양자간섭 ( 상보성 ) 국소성 국소성 298 _ The Magazine of the IEIE 20

27 양자기술을향한양자물리학의기초개념 < 그림 3> 단일광자생성및검출. 단일광자를광원에서생성하고, 빛살가르개 (BS) 에서투과및반사한뒤, 검출기로검출한다. 둬서대다수의광자를흡수시키고초당불과 1~2개광자만남게만들수있다. 반면에, 이런방식은광자방출을정밀하게제어하지못한다. 단일광자를특정시간대에확실히발생시키는정밀한제어를위해서는 Herald 방법등을이용해야한다 [16]. 단일광자를발생시켰는지는 < 그림 3> 처럼광학계를구성하여시험할수있다. 시험할광원을빛살가르개 (BS) 에서투과및반사시킨뒤검출기로검출한다. 만약단일광자라면, 빛살가르개에서투과및반사를할때, 가장작은밝기이기때문에더이상쪼개지지않고투과와반사중하나만할수있고, 투과와반사를동시에할수없다. 즉, 빛살가르개뒤에있는두검출기중에하나에서만검출되고동시에검출되는일은없다. 단일광자가아니더라도검출기효율이낮아서한검출기에서만검출되는경우가있을수있는데, 시험을반복하면두검출기에서모두검출되는사건이 ( 낮은확률이더라도 ) 반드시발생하고, 이를통해단일광자광원이아니라는것을판별할수있다. 달리말하면, 충분히많은반복시험을함으로써, 단일광자광원인지를확인할수있다. 이러한시험을통해빛의밝기가불연속이다는점, 즉특성 (C.1) 을확인할수있다. 단일광자는빛살가르개직후투과를할까, 반사를할까? 즉, 투과후검출될까, 반사후검출될까? 단일광자이기때문에두검출기에서동시에검출되지않고하나에서만검출된다. 그리고투과와반사는무작위로일어난다. 투과 ( 반사 ) 후검출될확률은투과율 ( 반사율 ) 이결정한다. < 그림 3> 처럼빗살가르개의투과율 : 반사율이 50:50인경우, 투과확률과반사확률이동일하게 1/2이 < 그림 4> Mach-Zehnder 간섭계. 앞서 < 그림 3> 에거울 2 개와두번째 50:50 빛살가르개 (BS2) 를추가하였다. 거울은간섭계를구성하기위한것으로논의에서중요하지않다. 다. 즉, 투과확률 = 반사확률 = 1/2. 이를통해관측가능한사건 ( 투과와반사 ) 이확률로결정된다는특성 (C.2) 을확인할수있다. 이제간섭에관해논의하자. 나중에양자간섭과비교하기위해, 먼저고전파동의간섭에대해논의하도록하자. < 그림 4> 는 Mach-Zehnder 간섭계의개략도이다. 레이저와같은고전광원에서충분히밝은빛을방출하면, 첫번째빗살가르개인 BS1에서두빛으로절반씩쪼개져투과와반사를하며, 각각경로 0과 1로진행한다. 두빛은거울에서반사되어두번째빛살가르개인 BS2 를지나면서, 마찬가지로투과와반사를하며경로 0 과 1 로진행한다. 이때, 경로 0 에위치한검출기에서는, 이전경로 0에서반사된빛과경로 1에서투과된빛이서로간섭한후검출된다. 비슷하게, 경로 1 에위치한검출기에서는, 이전경로 0과 1에서 ( 이번엔반대로 ) 각각투과된빛과반사된빛이서로간섭한후검출된다. 경로 0과 1에서빛들은진행하면서각각위상을갖게되고, 이위상들의차에따라경로 0 과 1 에서일어나는간섭의종류가결정된다. 경로 0과 1의길이를달리하거나중간에적절한물질을두면서각빛이갖게될위상을조정할수있다. 예를들어, 경로 1 에서는보강간섭이되고, 0 에서는소멸간섭이되게할수있다. 그러면, 경로 0 에위치한검출기에서는아무런빛도검출되지않고, 경로 1 에서만빛이검출된다. 고전빛이간섭하는것은어떻게이해할수있을까? 고전빛도어쨌든빛이며쪼개지지않는광자들로구성되어 21 전자공학회지 _ 299

28 이진형 있다. ( 쪼개지지않는 ) 입자들의집단 이파동을형성하고간섭을하는예는많다. 예를들어수면파는 ( 일반적인상황에서는쪼개지지않는 ) 물분자들의집단이일으키는파동이며, 소리파도공기분자들의집단이일으키는파동이다. 즉, 입자개개가파동일수없더라도, 입자의집단이파동일수는있다. 그럼, 집단이아닌단일광자가파동처럼간섭을할수있을까? (3) 고전확률론 Mach-Zehnder 간섭계인 < 그림 4> 에서광원을단일광자광원으로바꾸고검출기도단일광자검출기로바꾸도록하자. 다른조건은동일하게유지시켰다고가정하자. 단일광자는앞서논의했듯이빛살가르개에서투과와반사시확률적인행태를보인다는점에주목하자. 즉, 단일광자를기술하기위해서는확률체계를도입할필요가있다. 고전확률론와양자확률론을도입하여, 각각의확률론이어떤결과를예측하는지, 실제실험과일치하는지를살펴보도록하자. 먼저기존의확률체계인고전확률론을적용해보자. 광원에서방출한단일광자는첫번째빛살가르개인 BS1에서 ( 앞서 < 그림 3> 인상황에서확인했듯이 ) 쪼개지지않고반사와투과중하나만한다. 즉, 쪼개지는고전광원과달리, 쪼개지지않기때문에동시에투과와반사를하지못한다. 첫번째빛살가르개인 BS1으로 < 그림 3> 와같은상황에서투과하여경로 0으로향할확률 p(0) 와반사하여경로 1로향할확률 p(1) 을구하면, 투과율 : 반사율이 50:50이기때문에그확률은각각 1/2임을확인할수있다. 거울은광자가두번째빛살가르개를향하도록하는역할을하며그외에는논의에서중요하지않기때문에무시하도록하자. 두번째빛살가르개인 BS2 도 BS1과같이동일한투과율과반사율을갖고있기때문에투과할확률과반사할확률이동일하게 1/2이다. 한편, 앞서 BS1과달리 BS2에서주의할점이있는데, 광자가빛살가르개에들어갈때한방향이아니라두방향이라는사실이다. 이러한빛살가르개에서일어나는과정은조건부확률로표현된다. 즉, 광자가경로 0에서들어와서경로 0 으로나갈확률 p(0 0) 과 1 으로나갈확 률 p(1 0), 경로 1에서들어와서경로 0 으로나갈확률 p(0 1) 과 1 으로나갈확률 p(1 1) 등 4개의조건부확률 p(b a) 로빛살가르개 BS2에서일어나는과정을기술한다. 모든입력경로 a와출력경로 b에대해, 조건부확률 p(b a)=1/2이다. 따라서, 두번째빛살가르개 BS2에서경로 b를향해서검출될확률은첫번째빛살가르개 BS1에서투과하여두번째빛살가르개 BS2를지나경로 b로향할확률과 BS1에서반사하여 BS2를지나경로 b로향할확률의합으로주어진다. 즉, 다음과같다. (1) 이는각검출기에서광자를검출할확률이 1/2로동일함을뜻한다. 고전확률론을적용해서예측한검출될확률은실제실험과다르다. 실제실험에서는경로 0 에서광자를검출할확률은 0이고경로 1 에서검출할확률이 1이다. 즉, (2) 이는놀라운결과이다. 쪼개질수없고투과와반사에서확률적인행태를보이는단일광자는, 고전확률론을적용하여예측혹은설명할수없다 는것을뜻한다. 다른한편, 위실험결과는차라리고전빛의간섭결과와매우흡사하다. 물론단일광자와전혀다르게, 고전빛은쪼개졌다모이면서간섭을일으키는것이기는하지만말이다. 이들결과는새로운확률체계를요구한다. 특히이새로운확률체계는무작위성을갖추고있으면서동시에파동과유사하게간섭이가능해야한다. (4) 양자확률론단일광자를광원으로한 Mach-Zehnder 간섭계에서실험결과를설명하기위해서는앞서설명한대로새로운확률체계인양자확률론이필요하다. 양자확률론은고전확률론처럼어떤사건이일어날확률을제시한다. 한편, 고전파동과유사하게, 보강및소멸간섭등을기술하려면반드시음수나복소수를도입할필요가있다. 이를위해양자확률론은확률을직접정의하는대신 확률진폭 이란개념을도입한다. 이경우어떤사건 E의확 300 _ The Magazine of the IEIE 22

29 양자기술을향한양자물리학의기초개념 률 p(e) 은그사건의확률진폭의절대값제곱으로정의한다. (3) < 그림 3> 에있는빛살가르개에서투과할확률과반사할확률이각각 1/2임을이용하여, 투과할확률진폭및반사할확률진폭을구하면다음과같다. (4) 이는 < 그림 4> 에서첫번째빛살가르개직후경로 0과 1을향할확률진폭과동일하다. 양자물리학에서주로사용하는표기는사실식 (4) 과좀다르다. 소위 Dirac 표기라고불리는데, 식 (4) 를 Dirac 표기로바꾸면다음과같다. (5) 과은수학적으로 좌표계 의기저 (basis) 단위벡터이다. 양자물리학에서는 측정기저 (measurement basis) 벡터 라고부른다. 동일좌표계만사용한다면 ( 즉, 동일기저만사용한다면 ), 식 (4) 처럼기저벡터를구체적으로표시하지않아도된다. 반면, 양자물리학의경우, 측정방법을바꾸는것이수학적으로는좌표계를바꾸는것이기때문에기저벡터를식 (5) 처럼드러내놓고쓰는것이대부분편리하다. 확률진폭벡터를양자물리학에서는 양자상태 (quantum state) 혹은 양자상태벡터 라고부른다. 또한, 이고인양자상태를 중첩상태 (superposition state) 혹은 양자중첩상태 라고부른다. 양자확률론에서는조건부확률 p(b a) 대신조건부확률진폭를도입하여사용한다. < 그림 4> 의두번째빛살가르개를지나광자가경로 0 과 1 에서검출될확률진폭은고전확률론을적용한식 (1) 과유사하게다음과같이주어진다. (6) 경로 b에서검출될확률은식 (3) 의정의에따라다음과같다. (7) 광자가두경로 0 과 1 에서반드시검출된다면두확률의합 p(0 )+p(1 )=1이다. 이조건이만족되기위해서, 행렬로표기했을때, 조건부확률진폭은다음과같은유니터리 (unitary) 조건을만족해야한다. (8) 즉, 조건부확률진폭으로구성한행렬은유니터리행렬만가능하다. 이러한조건을염두에두고, < 그림 4> 의두번째빛살가르개가하는과정 ( 한입력경로에서한출력경로로갈확률이 1/2이다 ) 에대해조건부확률진폭행렬은다음과같다 : (9) 여기서음수성분에주목할필요가있다. 조건부확률진폭은조건부확률과달리음수가될수도있다. 이음수조건부확률진폭으로인해 Mach-Zehnder 간섭계에서단일광자의간섭을설명하는것이가능해진다. < 그림 4> 에서일어나는단일광자간섭과정을좀더구체적으로살펴보자. 첫번째 BS1 후확률진폭은식 (4) 이고, 두번째 BS2의조건부확률진폭은식 (9) 이므로, 출력경로에대한확률진폭은식 (6) 에따라다음과같다. (10) 이결과에따라, 경로 0 에서검출될확률진폭값은 0이고따라서절대값제곱인검출확률값도 0이다. 반면에경로 1 에서검출될확률진폭값은 1이고절대값제곱인검출확률값도 1이다. 즉, 실험결과인식 (2) 와정확하게일치한다. 이는고전확률론에서는불가능했지만, 양자확률론에서는단일광자의간섭을정확하게예측및설명하는것이가능함을의미한다. 단일광자의간섭현상은고전확률론으로는적용및설명할수없었다. 대신양자확률론을적용하여예측및설명이가능하다는것을보였다. 양자확률론은고전확 23 전자공학회지 _ 301

30 이진형 률론과마찬가지로확률체계이지만, 음수와복소수가가능한확률진폭을가정하고, 고전파동과같은간섭도허용한다. 고전파동은수면파처럼파동이갈라졌다모이면서간섭을한다. 반면에양자는가능성이갈라졌다모이면서간섭을한다. 다르게말하면, 광자가다중경로를택할가능성이있기때문에발생한다. 혹은광자가어떤경로를택했는지알수없기때문에생기는현상이다. 이는달리말하면, 광자가어떤경로를택했는지알게되면간섭이란현상은사라진다. 실제로가능한경로에검출기를두고광자가지나갔는지를알고자하면간섭은사라지고고전확률론이예측한결과와동일한결과를얻는다 [17]. 이러한양자간섭, 더일반적으로양자결맞음이양자과학및양자기술의근원이라하겠다. (5) 양자얽힘지금까지단일광자의경로에대한양자중첩및양자간섭에대해논의하였다. 양자얽힘에대한논의를간략히하고글을마치고자한다. 동전던지기를사례로하여논의하고자한다. 고전확률론을따르는동전을 고전동전 이라고부르자. 반면에양자간섭도보이는광자스핀은 양자동전 이라고부르자. 고전동전이 2개라면검출될경우는 4가지이다. 첫번째동전이앞면, 두번째동전이뒷면일때, 순서쌍 (H, T) 로표기하자. 검출될경우는다음 4가지이다 : (H, H), (H, T), (T, H), (T, T). 각경우가나올확률을순서대로라고하면, 확률벡터는다음과같이쓸수있다. (11) 반면에양자동전이 2개라면양자상태 ( 혹은확률진폭벡터 ) 는다음과같다. (12) 이때두동전모두앞면일확률은로주어지며다른확률도유사하게주어진다. 동전이여럿있다면, 동전들사이에상관성이있을수있다. 예를들어두고전동전 A와 B을임의로던졌는데, 고전동전 A가앞면일때고전동전 B가항상앞면이고 A 가뒷면일때 B가항상뒷면이면이두고전동전은서로붙어있는경우와다를바가없다. 이경우확률벡터는 (13) 이다. 양자동전의경우도유사한상관성이있을수있다. 방금언급한고전동전 2개와유사한양자상태는다음과같이주어진다. (14) 이와같이상관성이있는양자 ( 중첩 ) 상태를 Schrödinger 가명명한대로 얽힌상태 (entangled state) 혹은 양자얽힌상태 라고부른다 [18]. 얽힌상태에있는양자동전들은고전상관성과매우다른독특한상관성을보인다. 특히고전동전들이반드시만족해야하는 Bell 부등식을양자동전은위배할수있으며, 이를 Bell 정리라고부른다 [19,20,21]. 또한, 양자얽힘은양자중첩의한종류이며, 상관성의양자중첩이라하겠다. 고전통신및전산에서상관성이차지하는비중이상으로, 상관성의중첩인양자얽힘은양자통신및양자전산에서매우중요한핵심자원이다. 마무리말 양자중첩및간섭, 그리고양자얽힘은양자과학과양자기술의핵심자원이다. 이글에서는단일광자를이용한양자광학실험에바탕을두고, 양자물리학의기초개념과수학적토대에대해논의하였다. 본글을통해양자기술분야에관심을갖고있는많은사람들이보다쉽게양자물리학에다가설수있기를바란다. 참고문헌 [1] 이글을전후한다른글참조. [2] 이글은물리학과첨단기술에본인이쓴글 [3] 과많은부분중복된다. 이는한개인인저자가동일한개념을설명하는데있어사용하는어휘와상상력에한계가있기때문이다. 특별히필요한경우를빼고추가인용을하지않는다. 302 _ The Magazine of the IEIE 24

31 양자기술을향한양자물리학의기초개념 [3] 이진형, 거시세계와양자현상 : Schrö dinger 고양이, 물리학과첨단기술 21, 14 (2012). [4] A. Peres, Quantum Theory: Concepts and Methods (Kluwer Academic Publishers, 1995). [5] 에너지영역이물리적상황에따라제한될수있다. 하지만, 가능한에너지영역에서여전히성립한다. [6] 대표적인예가흑체복사나원자방출스펙트럼이다. [7] 그렇지만이조건하에서어떤다른물성을측정하면그관측값이훨씬무작위적이되는경우가있다. 이러한두관측량 ( 물성 ) 을 불확정성혹은상보성관계에있다 고말한다. [8] W. Heisenberg, The Physical Principles of the Quantum Theory, p21 (1930). [9] T. Young, A course of lectures on natural philosophy and the mechanical arts (Volume 1), p464 (1807). [10] R. A. Millikan, Phys. Rev. 2, 109 (1913). [11] O. Donati, G. F. Missiroli, and G. Pozzi, Am. J. Phys. 41, 639 (1973). [12] P. A. M. Dirac, The Principles of Quantum Mechanics (Fourth Edition, Oxford, 1958). [13] Interference of individual particles, in org/wiki/ Double-slit_experiment [14] 참고로실재론과국소성등두가지가설을동시에가정하는것은양자물리학과양립할수없다. 이를 Bell 정리라고부른다 [Bell64]. 다양한해석은이들가설과밀접하게관련되어있다. [15] 원리적으로고전물리학체계은결정론이며초기조건의불확실성이통계특성을보이는이유이다. 반면에양자물리학체계는초기조건의불확실성여부와상관없이원리적으로비결정론이며통계특성을보인다. [16] J.-S. Lee, J. Bang, S. Hong, C. Lee, K. H. Seol, J. Lee, and K.-G. Lee, arxiv: , (2017). [17] M. O. Scully, B.-G. Englert, and H. Walther, Nature 351, 111 (1991). [18] E. Schrödinger, {Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (The present situation in quantum mechanics)}, Naturwissenschaften, (1935). (Translated by John D. Trimmer in Proceedings of the American Philosophical Society). [19] J. S. Bell, Physics 1, 1 (1964). [20] A. Aspect, P. Grangier, and G. Roger, Phys. Rev. Lett. 49, 91 (1982); 1804 (1982). [21] S. Gröblacher, T. Paterek, R. Kaltenbaek, C. Brukner, M. Zukowski, M. Aspelmeyer, and A. Zeilinger, Nature 446, 871 (2007). 이진형 2000 년서강대물리학과박사 1994 년서강대물리학과석사 1992 년서강대물리학과학사 2003 년 ~ 현재한양대학교물리학과조교수, 부교수, 정교수 2001 년 ~2003 년영국북아일랜드 Queen s University of Belfast, 연구원 2001 년 ~2002 년서울시립대양자정보처리연구단, 책임연구원 2000 년 ~2001 년서강대학교 Brain Korea 21 박사후연구원 < 관심분야 > quantum foundation, generalization of Bell theorem (quantum nonlocality), quantum machine learning, quantum metrology 25 전자공학회지 _ 303

32 특집 양자암호통신개요및기술동향 양자암호통신개요및 기술동향 Ⅰ. 서론 2018년 1월중국의연구진이대륙간양자암호통신결과를발표했다 [1]. 차세대보안통신방법으로주목받고있는양자암호통신의최대난제였던장거리통신의가능성을보여준큰이정표가되는사건이었다. 1984년에 Bennet과 Brassard가 BB84 프로토콜을처음으로제안한이후, 이론연구및기초실험연구를거쳐이제는상용화제품이출시될정도의기술수준을보여주고있다 [2]. 암호분야라는특수성때문에국가전략기술의관점에서기술선진국들은보이지않는곳에서꾸준한연구활동을통해독자적인기술을구축하고있다. 특히옛영연방국가들인미국, 영국, 캐나다, 호주등에서활발한연구결과들을내놓고있고, 전통적으로양자정보과학분야에서두각을나타내고있는여러유럽나라들에서도기술을선도하고있다. 특히최근에는중국에서양자기술을국가주요핵심기술로선정한후다른나라들과는차원이다른투자를통해양자암호통신분야에서가장발전된기술결과들을발표하고있다. 지식정보화사회에서안전한정보의교환은가장기본적인사회적인프라이다. 안전한인프라위에서최근화두가되고있는여러기술들이제대로뿌리내리고발전할수있을것이다. 본고에서는차세대보안통신기술로주목받고있는양자암호통신이무엇인지개념을설명하고, 세부기술별로현황및발전방향에대해논한후전체적인기술전망과이를통해얻을수있는시사점에대해기술하겠다. 한상욱 한국과학기술연구원 (KIST) 양자정보연구단 Ⅱ. 양자암호통신이란? 양자암호통신이란기본적으로암호통신이다. 암호통신에서가장핵 304 _ The Magazine of the IEIE 26

33 양자암호통신개요및기술동향 심적인기술은암 복호화에필요한비밀키를암호통신의대상자인송 수신자어떻게안전하게나누어갖느냐는것이다. 비밀키를나누는방식에따라암호통신을크게공개키방식과대칭키방식으로구분할수있다. < 표 1> 에나타낸것처럼공개키방식은보내고자하는메시지를암호화할때사용하는 Public 키와암호문에서원래메시지를복호화할때사용하는 Private키가서로다른방식이다. 암 복호화에사용하는알고리즘이복잡하기때문에상대적으로속도가느린단점이있지만별도의키분배과정이필요없기때문에키관리측면에서장점을갖는다. 암 복호화에사용하는키가서로다름에도불구하고암 복호화가가능한이유는 Public 키와 Private키가특별한관계가있는수의조합이기때문이다. 대표적인공개키방식인 RSA의경우소인수들의곱으로만들어진다. 매우큰수에대한소인수분해문제가현재의컴퓨팅능력으로해답을찾는데비현실적인시간이걸리기때문에 Public 키를안다고해도 Private키를유추할수없다는이유로 RSA 방식의암호통신에대한안전성이보장된다. 즉, 수학적알고리즘의복잡성에의해안전성을보장받는것이다. 이에반해대칭키방식은암 복호화에사용하는비밀키가동일하다. 예로부터사용되는전통적인방식으로암 복호화속도가빠르다는장점이있지만어떻게안전하게대칭키를실시간으로나누어갖느냐가중요한문제가된다. 서로대면하여키를교환하는것이가장안전하고손쉬운방법이지만한번사용한키를여러번사용할경우키정보가유출될수있다는위험성을고려해볼때실시간으로통신상에서비밀키를분배하여새로운암호통신을시도할때마다새로운키를사용할수있어야안전한통신을할수있다. 현대사회에서사용하는암호통신은공개키방식과대칭키방식을혼용하여사용하고있다. 최근양자컴퓨팅기술의폭발적인성장은수학적알고리즘의복잡성에의해안전성을보장하는공개키방식의암호기술에큰위협요인이되고있다 [3]. 또한현재사용하고있는대칭키방식에서는정해진길이의비밀키를여러번반복하여사용하고있기때문에마찬가지로안전성이위협받고있다 [4-5]. 이에대한대안으로양자키분배기술로대표되는양자암 < 표 1> 암호통신방법호통신기술이주목받고있다. 양자암호통신기술은대칭키방식의최대난제였던통신상에서안전하게비밀키를나누어갖는문제를해결하여암호통신이필요할때마다새로운비밀키를업데이트하고이를통해안전한암호통신이가능하도록한다. 양자의독특한성질에안전성을기반하고있기때문에양자역학의물리법칙이깨지지않는한그안전성을보장받는다. 양자암호통신에서는어떻게안전하게비밀키를나누어가질수있을까? 양자는고전역학으로는설명할수없는독특한중첩이라는성질을갖는다. 중첩이란여러가지양자상태를동시에가질수있는특성을말한다. 중첩상태에있는양자상태가어떤상태인지알아내기위해측정을하면여러상태중단하나의상태로귀결되기때문에측정전에어떤상태들이중첩되어있었는지알수가없다. 그렇기때문에단순한측정을통해원래의양자상태를정확히파악할수있는방법은없다. 양자암호통신에서는비밀키를안전하게나누어갖는시스템을구현하기위해양자의종류중하나인단일광자를이용한다. 더이상나눌수없는단일광자를사용하기때문에송신자가보낸광신호의일부를탈취하여정보를획득하는것은불가능하고단일광자자체를가로채야만한다. 송 수신자가도청하는행위를감지하지못하게하기위해서는송신자가보낸것과똑같은상태의단일광자를수신자에게보내야하는데중간에가로챈단일광자의상태가어떤상태였는지정확히측정하여보내줄수있는방법이전혀없기때문에도청으로부터안전한신호전달이가능하다. 좀더구체적으로최초의양자암호프로토콜인 BB84 프로토콜을소개하면서기술하면다음과같다. 27 전자공학회지 _ 305

34 한상욱 1984년 IBM의 Charles H. Bennett과몬트리올대학의 Gilles Brassard가공동으로제안한 BB84 프로토콜은양자의특성을이용하여이론상절대적으로안전하게비밀키를나누어가질수있다 [2]. BB84 프로토콜을이용한양자암호통신의구현은빛의최소단위인단일광자를이용하여가능한데광자의편광, 위상, Time bin 등의상태에정보를실을수있다. 프로토콜의자세한설명을위해이중에서편광을이용한구현및동작에대해기술하겠다. 먼저간단히빛의편광특성에대해소개하면, 편광은빛의고유특성으로전자기파의진동방향이다. 편광특성은 < 그림 1(a)> 와같이양자의중첩특성을가질수있는데대각선편광의경우수직편광과수평편광의중첩으로수직편광의경우대각편광과역대각편광의중첩상태가된다. 이러한편광은편광자를이용하여측정이가능한데만약 < 그림 1(b)> 와같이수직 ( 혹은수평 ) 편광이수직 수평편광자를이용하여측정하면원래편광그대로 100% 측정이가능하고만약대각 역대각편광자를이용하여측정하면 50% 의확률로대각혹은역대각편광으로잘못된측정결과를갖게된다. BB84 프로토콜에서는 1 이라는비트정보를하나의편광으로표현하는것이아니라수직편광과역대각편광두가지중하나로표현한다. 마찬가지로 0 비트정보는수평편광과대각편광으로표현한다. BB84 프로토콜은 < 그림 2> 와같이송신자 (Alice) 가무작위로랜덤하게비트열을생성 (Alice s bit) 하는것으로시작한다. 송신자는비트정보를어떤편광에실을것인지결정하 기위해또한번무작위로랜덤하게편광자 (Alice s basis) 를선택한다. 결과적으로송신자는비트열을보내기위한편광신호 (Alice s polarization) 들을생성하고이를단일광자에실어수신자에게전송한다. 수신자는송신자가보낸단일광자신호들이어떤편광인지전혀모르는상태에서스스로무작위로랜덤하게선택한편광자 (Bob s basis) 를이용하여측정을수행한다. 만약송신자가신호를보낼때사용한편광자와수신자가받을때사용한편광자가같다면 (1, 3, 6, 8번째신호들 ) 정확한비트정보를갖는신호를측정하게되고편광자가다른경우에는전혀다른편광신호를측정하게되어잘못된비트정보를수신하게된다. 양자신호를주고받는과정이모두끝나면고전채널 (Classical channel) 을통해어떤편광자를어떤순서로사용했는지공유하고같은편광자를사용한정보만걸러내어비밀키로사용할수있는측정값 (Sift key) 을만들어낸다. 이후시스템으로구현했을때발생할수있는오류를정정하고오류정정시발생할수있는정보유출에대한대응으로비밀성을증폭할수있는신호처리과정을거치면최종적으로비밀키분배가이루어진다. 만약도청자가개입을한다면송 수신자는바로도청자의개입을알수있기때문에해당시기에나누어진비밀키를사용하지않음으로써안전하게나누어진비밀키만사용할수있도록보장한다. 도청자는수신자와마찬가지로송신자가어떤편광으로정보를실었는지알수없기때문에무작위로랜덤하게편광자를선택할수밖에없다. 그러면수신자와마찬가지로잘못된측 < 그림 1> 빛편광의특성 < 그림 2> BB84 프로토콜 306 _ The Magazine of the IEIE 28

35 양자암호통신개요및기술동향 정을할수도있고정확한측정을할수도있는데양자신호를주고받는중에는어떤편광자를사용했는지알수있는방법이없으므로도청자가측정한정보가맞다고생각하고그정보를그대로수신자에게보내줄수밖에없다. 결과적으로송 수신자가 Sift key를생성한후오류율 (Quantum bit error rate, QBER) 을계산하면도청자가개입한경우에는오류율이일정수준이상발생하게되고이를통해도청자의존재를알수있게된다. 이러한 BB84 프로토콜은빛의위상상태를이용해서도구현이가능한데, 광케이블을이용한유선양자암호방식에서는주로위상을이용한다. 빛의수직, 수평, 대각, 역대각편광을 0, 180, 90, 270 위상으로생각하면똑같은방식으로구현가능하다. 양자암호는 1984년에제안된이후로많은발전이이루어져왔다. < 그림 3> 과같이 1990년대까지는양자암호의기초이론연구및실험실검증이이루어졌고 2000 년대들어서최초의양자암호통신시스템개발회사인 IDQuantique가세워지는등시스템개발연구가활발히이루어졌다. 또한실험실검증을넘어세계각국에테스트베드가설치되어실환경검증이이루어졌고 2016년에는 Trusted node를이용한 2,000km 양자암호망이중국베이징부터상해까지연결되었다. 2018년에는양자위성을통한 7,000km의대륙간양자암호통신이검증되는등폭발적인기술개발속도를보이고있다. 우리나라는테스트베드를통한실환경검증수준의기술력을갖고있으며 SKT, KT와같은통신사업자들의활발한연구참여와한국과학기술연구원등의정부출연연구소, 그리고고려대학교스마트양자통신연구센터와같은대학들의연구활동을통해기술격차를빠르게좁혀가고있다. Ⅲ. 세부기술개발동향 양자암호통신기술은기초이론부터실험, 시스템그리고응용서비스분야까지걸쳐있으며다양한학문분야가어우러지는융합기술이다. 현재활발히진행되고있는세부연구기술을나누어보면 < 그림 4> 와같이크게 8개분야로나누어볼수있다. 양자암호통신상용화에가장큰걸림돌은거리제한문제이다. 광케이블을이용한유선양자암호통신의경우특별한기술을채용하지않는한 100km가한계로알려져있다. 거리제한문제를궁극적으로해결할수있는방법은양자중계기개발이지만아직까지기초실험단계에머물러있는수준이다 [6-8]. 이에대한임시대안으로 Trusted node를이용한장거리양자암호통신망을구현하고있지만정보보호측면에서특정사이트를신뢰한다는것은해결해야할더많은문제들을발생시키기때문에궁극적인해결책이될수없다. 이런가운데최근발표된인공위성을이용한장거리양자암호통신실험결과는주목할만한마일스톤이된다 [1]. 아직은천문대와같이고성능의망원경이있는곳을이용하는수준이고인공위성을사용할수있는곳이매우제한적이기때문에상용화를위해서는넘어야할기술적난제들이많이있지만장거리양자암호통신의가능성을열어주었다는점에서의의가크다. 양자암호통신시스템개발연구도활발히이루어지고있다. 단일광자라는미약한광신호를사용하기때문에노이즈감소, 환경변화에자동으로대응하 < 그림 3> 양자암호통신기술발전 History < 그림 4> 양자암호통신세부기술분야 29 전자공학회지 _ 307

36 한상욱 는제어시스템 [9-10], 고속동작이가능한장치 [11] 등의개발을통해고성능시스템구현하고자하는노력이이루어지고있다. 특히 Integrated quantum photonics를이용한초소형양자암호시스템연구가많은주목을받고있다 [12]. 또한, 1 1 양자암호통신을넘어 1 N 그리고 N N 네트워크로의확장연구는이론과기초실험연구들을통해가능성을확인하고 [13] 최근에는실환경시험망을통한검증연구들이진행되고있다. 이론적으로는절대안전한양자암호도실제하드웨어로구현시결함이존재하게되는데, 이를이용한양자해킹공격의위험성이제기되었다. [14-15] 현재까지는모든공격에대한방지책이제시되고있으나추가적으로안전성을높이기위해계속적인연구가필요하다. 양자암호통신은현재부분적으로상용화서비스가이루어지고있다. 중국의양자암호망을이용하여신화통신및공상은행등이안전한통신을하고있다고알려져있으며, 이보다먼저 2000년대중반부터스위스의민간은행에서적용되는등몇몇특수목적용서비스가이루어지고있다. 데이터센터와같은보다다양한응용분야에적용할수있는상용서비스발굴연구와이를뒷받침하기위한표준화연구가활발히진행되고있다. BB84 프로토콜과차별화되는또다른프로토콜연구들도꾸준히이루어지고있다. 특히양자해킹의위험성이측정장치때문에발생하는경우가많기때문에측정장치에무관하게안전성이보장되는 Measurement device independent (MDI) 프로토콜 [16-17], 그리고효율적인하드웨어구현이가능한 Coherent one way (COW) 프로토콜등이제안되고있다. 양자암호통신은양자를이용하여누군가도청하는행위를원천적으로차단하는기밀성을제공하지만송 수신자가정당한개체인지인증하는것과보내고자하는메시지가변하지않았는지판단하는무결성, 그리고메시지를보내거나받았다는행위를부인하는행위를막아주는기능은제공하지못하고있다. 이러한기능까지도양자를이용하여더안전하게제공해주고자하는양자인증, 양자서명에관한초기이론연구가나오고있으며부분적으로기초실험들이진행되고있다. Ⅳ. 향후전망과결론 양자암호통신의안전성에대해서는이론의여지가없다. 또한실제구현가능성측면에서최근발표되고있는여러연구결과들, 그리고부분적이나마일부제공되고있는상용서비스로볼때충분히검증되었다고할수있다. 하지만아직까지본격적인상용화를위해서넘어야할기술적난제들과정책적지원이필요한것이현실이다. 지난 10년간이루어진급속한기술발전때문에단기간안에대규모산업이일어날수있을것이란기대는너무섣부른판단이될수있다. 하지만성공적으로산업화가이루어진기술들이단계별로성장을해왔듯이양자암호통신기술도기술발전속도에맞추어단계적인상용화가이루어진다면이른바새로운양자산업의견인차역할을할수있을것이라기대한다. 우리나라는비록아직까지선진국들의기술을추격하는단계이지만세계적인통신인프라를갖추고있고, 이를운용하는통신사업자들의최근양자암호통신기술에대한관심과투자를볼때세계적인기술을조기에확보할수있을것으로판단된다. 그리고암호통신기술의특성상국가전략기술이라는관점에서독자적인양자암호통신기술을확보할수있도록정부의정책적인지원과관련연구자들의노력이합쳐진다면기술을선도하는위치에갈수있을것이라예상한다. 참고문헌 [1] Sheng-Kai Liao, et al. Satellite-relayed intercontinental quantum network. Physical Review Letters 120(3), , [2] C. H. Bennett and G. Brassard. Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing. In Proceedings of IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing, volume 175, page 8. New York, [3] P.W Shor. Algorithms for quantum computation: Discrete logarithms and factoring. Proc. 35th Ann. Symp. on Foundations of Computer Science (Los Alamitos, CA: IEEE Computer Society Press) pp , _ The Magazine of the IEIE 30

37 양자암호통신개요및기술동향 [4] L.K. Grover. A fast quantum mechanical algorithm for database search. Proceedings of the twenty-eighth annual ACM symposium on Theory of computing. ACM, pp , [5] M. Roetteler and R. Steinwandt. A note on quantum relatedkey attacks. Information Processing Letters 115(1), 40, [6] H. Bernien, et al. Heralded entanglement between solid-state qubits separated by three metres. Nature 497(7447), 86, [7] B. Hensen, et al. Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres. Nature 526(7575), 682, [8] S. Yang, et al. High-fidelity transfer and storage of photon states in a single nuclear spin. Nature Photonics 10(8), 507, [9] B. K. Park, et al. QKD system with fast active optical path length compensation, Sci. China Phys. Mech. Astron. 60, , [10] Hong-Fei Zhang, et al. A real-time QKD system based on FPGA. Journal of Lightwave Technology 30(20), 3226, [11] L.C Comandar, et al. Room temperature single-photon detectors for high bit rate quantum key distribution. Appl. Phys. Lett. 104, (2014). [12] P. Sibson, et al. Chip-based quantum key distribution. Nature communications 8, 13984, [13] B. Fröhlich, et al. A quantum access network. Nature, 501(7465), 69, [14] Ilja Gerhardt, et al. Full-field implementation of a perfect eavesdropper on a quantum cryptography system. Nature communications 2, 349, [15] M. S. Lee, et al. Free-space QKD system hacking by wavelength control using an external laser. Optics Express 25(10), 11124, [16] Hoi-Kwong Lo, et al. Measurement-device-independent quantum key distribution. Physical review letters 108(13), , [17] Y. Choi, et al. Plug-and-play measurement-deviceindependent quantum key distribution. Physical Review A 93(3), , 한상욱 1999 년 2 월 KAIST 전기및전자공학전공졸업 2001 년 2 월 KAIST 전기및전자공학전공석사졸업 2006 년 8 월 KAIST 전기및전자공학전공박사졸업 2006 년 1 월 ~2009 년 1 월 픽셀플러스선임연구원 2009 년 2 월 ~2012 년 4 월삼성종합기술원전문연구원 2012 년 5~ 현재한국과학기술연구원양자정보연구단책임연구원 < 관심분야 > 양자암호시스템, 양자인증 양자서명, Integrated quantum photonics 31 전자공학회지 _ 309

38 특집 양자컴퓨터의소개및전망 양자컴퓨터의소개및전망 Ⅰ. 서론 김태현 SK텔레콤 Quantum Tech. Lab 20세기초고전물리학에대한회의로부터시작된양자물리학은약 30 년정도의기간을거치는동안기초적인이론적체계가확립되었고, 20 세기중반부터는이를바탕으로수많은응용이론과실험을통해그타당성을검증받았다. 이와는별개로 2차세계대전을거치면서개발된컴퓨터기술은양자물리학의가장큰수혜자로볼수있는반도체기술발전에힘입어급격한발전을이루었고, 한편으로는대규모의실험제어와대량의실험데이터처리및복잡한양자시스템의계산을가능케함으로써역으로양자물리학의발전에도많은도움을주었다. 하지만고전역학의결정론적세계관과일맥상통하는디지털논리기반의컴퓨터구조를이용하여양자물리학에서흔히다뤄야하는중첩상태를저장하고계산하기위해서는문제의크기가커짐에따라기하급수적인메모리공간과계산시간이필요하다는한계에직면하였고, 이에따라 1980년대초반 R. Feynman은양자물리학의법칙에따라작동하는양자컴퓨터를만들고이를이용하여양자물리학의계산을진행하는아이디어를제안하였다 [1]. 이러한제안은비슷한시기에제안된양자암호키분배 (QKD: Quantum Key Distribution) 프로토콜 [2] 과유사하게곧장큰관심을끌지는못하였으나, 80년대말에양자암호키분배가실험적으로구현되고 [3] 1990년대중반에소인수분해양자알고리즘 [4] 이제안됨에따라양자정보의응용가치에대한관심이증가하였고이를구현하려는다양한실험들이진행되었다. 디지털논리회로의경우에는특정한순간에메모리에 0 또는 1 둘중하나의값만저장하는데비해양자컴퓨터를구현하기위해서는수식 (1) 과같이 0과 1의중첩상태를저장해야한다는점에서사용가능한물리적시스템의차이가생긴다. 양자역학에서사용되는중첩은수 310 _ The Magazine of the IEIE 32

39 양자컴퓨터의소개및전망 식 (2) 와같이통신에서다른주파수성분이동시에존재하는것과유사한상황으로, 통신에서정확한신호를전달하기위해서는각각주파수성분의진폭 ( ) 뿐만아니라주파수성분들간의상대적인위상차이 ( ) 도정확하게유지해야하는것과마찬가지로양자역학의경우에도중첩된성분들간의상대적인위상차이를유지하는것은양자정보의결맞음 (coherence) 을유지하는데핵심적인요소이다. (1) (2) 디지털논리회로의비트 (bit: binary digit) 에대응되는큐비트 (qubit: quantum bit) 는원칙적으로는중첩된양자상태 ( 정보 ) 를나타내는용어지만, 많은경우에중첩된양자상태를저장하는물리적인양자메모리를나타내는것과혼용되어서사용되고이논문에서도혼용하여사용할예정이다. 1개의큐비트상태는일반적으로수식 (3) 과같이표현되는데, 통신에서주파수가다를경우과간의내적이 0이되듯이과은추상화된 2 차원벡터공간에서서로정규직교하는 2개의벡터를나타내고임의의큐비트를시각화하기위해서는 < 그림 1> 과같은 Bloch sphere를이용하여구면상의한점으로표현한다. (3) < 그림 1> 의 Bloch sphere는앞에서언급한큐비트의두가지중요한성질을보여준다. 첫째, 디지털비트의경우에는 0 또는 1에해당하는 A (θ=0) 또는 B (θ=π) 두 < 그림 1> Bloch sphere의예 지점중하나만나타낼수있지만, 수식 (3) 의큐비트는 Bloch sphere 구면상의 A, B 뿐만아니라과의중첩에해당하는임의의점을나타낼수있다. 둘째, θ=π /2인경우과이같은비중으로중첩되어있어도두성분간의위상차이 ( ) 에따라 C, D와같이완전정반대의큐비트정보를나타낼수있으므로양자정보에서는비트가뒤바뀌는오류만큼위상이바뀌는오류도심각한오류이고이를유지하기위해많은노력이필요하다. 또한이점은양자역학기반의기존반도체기술이큐비트의물리적구현에그대로적용하지못하는이유이다. 기존반도체기술은전자들이고체내에서어떠한에너지상태를가지고이동할지를제어하기위해양자이론을사용하지만, 서로상관관계가없는많은수의전자들을이용함으로써개별전자들이가질수있는중첩상태나위상정보를무시하고대신평균값을통해디지털정보를나타낸다. 따라서큐비트정보를저장할수있는물리적큐비트 ( 양자메모리 ) 를구현하기위해서는중첩된양자상태를유지할수있는광자, 원자, 양자점, 초전도등이사용되어왔고각각의시스템에대해서는아래에서살펴볼예정이다. 이러한큐비트를이용하여양자컴퓨터를구현하는방법도양자회로기반 ( 또는게이트기반 ) 양자컴퓨터, 양자시뮬레이터, 단열양자컴퓨터등다양한방법이존재하는데본논문에서는양자회로기반의양자컴퓨터위주로설명을할예정이다. Ⅱ. 양자회로기반의양자컴퓨터 현재컴퓨터 ( 이하고전컴퓨터라부름 ) 를구성하는디지털회로의경우아무리복잡한회로라하더라도 AND, OR, NOT 게이트들만의조합으로구현이가능하듯이, 임의의양자회로역시 Universal Quantum Gate Set에포함되는몇개의기본적인양자게이트들의조합으로구현이가능하다. 또한디지털회로의경우에도 AND, OR, NOT 모두필요한것이아니라 AND, NOT만으로도임의의회로를구성할수있고, NAND만으로도모든회로를구현할수있듯이 Universal Quantum Gate Set도 33 전자공학회지 _ 311

40 김태현 몇가지가능성이존재하는데그중제일잘알려진 Set는 Hadamard 게이트, π/8-게이트, C-NOT (controlled- NOT) 게이트로이루어져있다. Hadamard게이트는 < 그림 2(a)> 와같이입력이 일때는 을출력으로내보내고, 입력 이 일때는 을출력으로내보내서, 입 력큐비트값이 와같은임의의양자상태 로주어졌을때는 와같 은중첩된출력을내보낸다. 게이트는 과 각 각의위상을 과 만큼씩변화시킨다는의 미에서 게이트라고불리나, 입력이 와같은임의의중첩으로주어진경우에출력은 이 되고양자역학에서는중첩된 과 간의상대적인위 상차이만의미를가지므로 < 그림 2(b)> 와같이 의위 상만 만큼바꾸는것으로구현한다. C-NOT게이트 는입력은 Control 큐비트와 Target 큐비트 2개로주어 지고 Control 큐비트의값이 인경우에는 Target 큐비 트의값을그대로유지시키지만 Control 큐비트의값이 인경우에는디지털회로의 NOT게이트처럼 Target 큐비트의 을 로바꾸고 을 으로바꾸는연산 을수행한다. < 그림 2> 는여기에나열된 3가지게이트의 < 그림 2> 대표적인양자게이트들의진리표및회로부호. (a) Hadamard 게이트 (b) π/8- 게이트 (c) C-NOT. (a), (b) 와같은단일큐비트게이트들은그효과를 Bloch sphere 상의회전으로시각화할수도있으나 C-NOT 게이트와같은 2 개큐비트게이트들은시각화가어려움 진리표및주로사용되는회로의기호를나타낸다. 여기서주어진 C-NOT 게이트의예에서볼수있듯이양자게이트들도주어진또는의입력에대해특정한출력을내보내지만, 기존디지털로직과가장큰차이점은연산을해보고싶은여러개의가능한입력들의중첩상태를만들어서양자게이트에입력하면중첩이유지된상태에서연산이진행되고출력마저도중첩으로얻게된다는점이다. 이는마치고전컴퓨터에서많은입력에대해병렬처리를하는것과유사하게비칠수는있으나, 최종연산의결과가많은종류의출력들의중첩으로나타날경우양자상태의측정시이들중하나의결과만얻을수있다는양자역학의제약에의해효율적인양자연산을수행하기위해서는최종결과가유의미한결과들만의중첩으로나타나도록설계된특수한양자알고리즘이필요하다. 그대표적인예가 Shor알고리즘으로도불리는소인수분해알고리즘으로이알고리즘은많은숫자들의중첩으로이루어진입력에대해지수계산을수행한후그결과값들을모두얻는것이아니라결과값들의중첩상태에푸리에변환을적용하여최종결과가지수계산결과값들의주기값들의중첩으로나타나도록설계되어한번의연산만으로도소인수분해에필요한지수계산의주기를알아낼가능성이높다. 따라서양자컴퓨터의성능을최대로활용하기위해서는양자회로의장단점을고려하여설계된최적화된양자알고리즘의개발이필수적이다. 일반적인양자회로는 < 그림 3> 의예와같이다양한양자게이트들의조합으로이루어진다. 고전컴퓨터프로그램에서변수를초기화한후이값들에대한알고리즘을수행하고그결과를외부로출력하는것과유사하게양자회로에서도큐비트들을특정한값으로초기화한후양자알고리즘을수행하고최종적으로큐비트에저장된값들을측정하는데, 고전컴퓨터프로그램과가장큰차이점은많은양자알고리즘들이 < 그림 3> 과같이초기에많은숫자들의중첩을우선생성한후이값들에대해동시에알고리즘을수행한다는점이다. < 그림 3> 의큐비트초기화직후에 Q1 ~ Q3의큐비트들에저장된큐비트값을으로나타내면 Hadamard 게이트를동시에수행한후에는 312 _ The Magazine of the IEIE 34

41 양자컴퓨터의소개및전망 로나타나게되고, 이는와같이 0~7까지모든 2진수의중첩상태가되어이모든조합을양자알고리즘에적용한상황이다. 최근에는이러한양자회로구현기술이많이발달하여물리적으로 10~50개수준의큐비트를가지고일정수준이상의정확도로연산을수행할수있으나물리적으로동시에제어해야할큐비트의개수가늘어날수록전체적인연산의정확도가떨어지는한계가발생한다. 이런문제점을극복하기위해최근에는여러개의물리적큐비트를이용하여하나의논리적큐비트를구현하는양자오류정정부호 [5] 에대한연구가활발하게진행되고있다. 고체또는분자내전자나원자들과같이양자역학법칙의지배를받는입자들은양자역학적계산을수행해야만정확한결과를얻을수있기때문에, 제어가능한큐비트들을이용하여시뮬레이션을하거나양자회로를이용하여계산을수행하는것을양자시뮬레이터 [1, 6] 라고부른다. 특히일반적인양자회로기반의양자컴퓨터가해결하려는문제는소인수분해문제와같이양자역학과는직접적인상관이없이계산의병렬성이필요한수학적인문제가대부분인데비해, 양자시뮬레이터의경우에는양자역학계산이필수적인문제들을해결하려고한다는응용분야의관점에서차이점이존재한다. 또한, 양자시뮬레이터의경우에는고전컴퓨터를이용한시뮬레이션처럼시간을세분화하고그시간동안해당하는양자게이트들을 < 그림 3> 임의의양자회로의예 반복적으로적용하여계산하는 Trotter 근사방법도 [6] 있지만, 양자게이트없이계산에필요한 Hamiltonian을아날로그방식으로구현하는경우가많다는점도양자회로기반의양자컴퓨터에비해큰차이점이다. 하지만, 아날로그방식으로 Hamiltonian을구현하는경우에도양자게이트를구현하기위해사용되는큐비트제어기술이많이사용되어양자시뮬레이터와양자회로기반의양자컴퓨터사이에는물리적인구현방법에는많은공통점이존재하기때문에본논문에서는양자시뮬레이터의물리적구현에대해서는구체적인논의는하지않을예정이다. 대신양자회로기반의양자컴퓨터에비해큐비트제어기술이약간부정확하더라도양자시뮬레이션을통해원하는결과를얻기에는충분한경우가많아서논리적큐비트가제대로구현되기전까지는많은연구들이양자시뮬레이션쪽에집중될것으로예상된다. 다음장에서는양자회로를실제로구현하기위해서필수적인중첩된양자상태를오랫동안보존할수있는물리적인큐비트들의종류에대해살펴본다. Ⅲ. 물리적큐비트의종류 특정한물리시스템이양자컴퓨터를구현하는물리적큐비트로활용되기위해서는적어도 DiVincenzo가제시한모든조건을만족해야하는데 [7], 이중가장중요한조건인복잡한연산을수행하는과정중에큐비트의결맞음상태가유지되어야한다는관점에서몇가지물리시스템을비교할예정이다 광자큐비트빛은주변환경과상호작용할확률이상대적으로매우낮아서게이트간에광자가전달될때결맞음이쉽게유지된다는점과편광, 주파수, 운동량등제어할수있는자유도가많고자발매개하향변환 (Spontaneous Parametric Down Conversion) 을통해단일광자의생성및이들간의정확도가높은양자얽힘상태를생성하기쉽다는 [8] 장점들때문에초창기부터양자이론및양자정보분야의 proof-of-principle 실험에많이사용 35 전자공학회지 _ 313

42 김태현 되었고현재도양자암호키분배 [2] 시스템에서핵심적인기술로사용중이다. 하지만, 단일광자들간의약한상호작용은 2개의큐비트들간강한상호작용이필요한 C-NOT게이트와같은양자연산을효율적으로수행하는데있어매우큰단점으로작용하였고이를극복하기위해보조적인단일광자및반복적인측정을이용하거나 [9] 다른매개체 [10] 또는 coherent state의중첩을이용하는방법 [11], 많은단일광자들간의얽힘상태를만들고이들중일부를측정하면서다른큐비트에연산을가하는단방향양자컴퓨터 [12] 등이사용중이다. 최근에는여러개의광자가많은수의빛의경로와많은수의 beam splitter 로이루어진광회로를통과할때광자의분포와관련있는 boson sampling [13] 을포함하여많은양자시뮬레이션에사용중이다. 광자의경우다른물리시스템들과비교할때중요한차이점은다른물리시스템들은 < 그림 3> 과같은양자회로를구현할때큐비트가공간상에고정되고게이트들은 Rabi진동이라는현상을이용해시간상으로구현되는데비해빛은항상움직여야하는특성때문에광자게이트를구현하기위해서는실제광학부품들이공간적으로배치되어야하고빛이이들을통과함으로써회로가구현된다는특징이있다 이온트랩큐비트단일원자를하나의큐비트로이용하는접근방법은시스템이복잡하여초기에는광자에비해상대적으로출발이느렸으나, 초고진공환경에원자를포획함으로써주변환경과의상호작용에의한영향이최소화되어많은연산을수행하는데필요한시간동안결맞음상태의유지가가능해졌고개별적인큐비트의제어가가능하기때문에최근에는확장가능한양자컴퓨터의중요한후보로간주되고있다. 단일원자를포획하는방법은크게레이저를이용하여중성원자를포획하는방법과전기장또는자기장을이용하여전하를띈이온을포획하는방법으로크게나뉜다. 이온트랩은이온을포획하는방법에따라 Paul트랩과 Penning트랩으로나뉘는데, 현재양자컴퓨터관련연구 에는 RF주파수로진동하는전기장에의해전하를띈입자를공간상에포획하는 Paul트랩이주로많이사용된다. Paul트랩은 3차원공간에 < 그림 4(a)> 와같이전극을배치하고이중마주보는 2개의전극에만 RF전압을가하면서 A, B 전극에 DC전압을가해주면중간에전하를띈입자들이포획되는원리를이용한다. 최근에는주어진시스템내의여러위치에서동시에많은이온들을포획하고이들간의양자정보를교환하기위하여 < 그림 4(b)> 와같이 2차원의칩형태로트랩을제작하고이를이용하여양자정보처리를구현하는데에도많은노력이투자되고있다. 이온들은 < 그림 4(c)> 에보인포획사진과같이일렬로포획하는경우가일반적이며 [14], < 그림 4(d)> 와같이양자게이트를적용하기원하는입자에만레이저를조사하는방법으로개별적인큐비트를제어하는방법이많이사용되었으나최근에는이온트랩칩기술의발달로포획된이온근처자기장변화율을크게하여전자기파만으로게이트를구현하는방법도사용되고있다. 이온트랩은 7개의물리적큐비트로이루어진논리적큐비트로임의의양자오류의발생을검출할수있음을실험적으로보이기도했으며 [15], 5개의큐비트를가지고다른전제조건이없이확장가능한소인수분해 [16] 를실험적으로구현하기도했다. 또한 50개이상의큐비트로이루어진양자시뮬레이터의구현 [17] 등최근확장가능한양 < 그림 4> (a) 3 차원전극배치를가진 Paul 트랩의예 (b) 2 차원의칩형태로국내에서제작된이온트랩칩 (c) 이온트랩칩상에포획된개별이온들 (d) 포커스된레이저를이용하여개별이온들을제어하는개념도 314 _ The Magazine of the IEIE 36

43 양자컴퓨터의소개및전망 자컴퓨터의구현에필요한기술들이계속개발되고있는상황이다. 하지만, 수십개의이온들이포획되어있을때도이들간의결맞음상태를유지하면서개별적인큐비트를제어하거나아래에서설명할고체시스템들에비해상대적으로느린게이트연산시간을줄이는것은앞으로해결해야할과제로남아있다 중성원자큐비트고진공환경에레이저를이용하여포획된중성원자는앞에서언급한바와같이주변환경에의한노이즈가적고광격자또는회절에의해생긴포텐셜을이용하여많은수의중성원자를동시에포획할수있다는 [18] 장점이존재한다. 격자내원자들간의양자게이트는 Rydberg blockade라는현상을이용하여 2개큐비트간의양자연산을구현하는데, 아직까지실험적으로는정확성의한계가존재하지만 [19] 이론적으로근본적인한계는아니기때문에 [20] 향후실험적으로양자게이트의정확성을높일경우양자회로의구현도가능할것으로보이고, 현재수준의실험의정확성만으로도양자시뮬레이션의구현은가능할것으로예상된다 양자점큐비트양자점은단일원자시스템의단점중하나인원자의포획과정을피하기위해고체내에존재하는단일원자나단일원자와유사한에너지상태를가지는인공원자를고체상태로만들어서큐비트로활용하는방법으로다음의세가지방식이가장많이알려져있다. 질소공동센터 (Nitrogen-Vacancy center) 는다이아몬드결정내에하나의탄소원자가질소원자로대체되고바로인접한격자위치중하나의탄소가비어있는상태로이로인해발생하는공유결합에참여하지않은전자들은마치근처에가상원자가존재하는것처럼행동하게되고이는포획된이온이나중성원자를제어하는것과유사한방식으로제어가가능해진다. 특히질소공동센터의경우원자핵스핀의결맞음시간은상온에서도수십분에달하는등큐비트로서매우좋은성질을보이지만 2개큐비트간간격이너무가까울경우노이즈가증가하고멀 어질수록 2개큐비트간상호작용이약해져서이를극복할적절한방법이필요한것으로보인다. 28 Si 동위원소로만이루어진기판에불순물원자인인 (Phosphorous) 을주입하여큐비트로이용하는 Kane모델 [21] 은 28 Si 동위원소로만이루어진기판의제작이쉽지않아한동안구현이어려웠으나, 최근기술의발달로실제구현이가능해졌다 [22]. 고체시스템임에도불구하고핵스핀이없는 28 Si 동위원소를기판으로사용하여주변핵스핀에의해발생할수있는자기장노이즈를최소화하였고모든큐비트가동일하다는점및기존반도체산업과관련이크다는장점이있으나, 아직까지도 28 Si 동위원소로만이루어진기판의제작이나나노미터수준의정확도로원자를배치하는방법, 측정의정확도향상등을개선해야할것으로보인다. 게이트양자점은화합물반도체 [23] 나실리콘 [24] 기판상에수십나노미터선폭으로게이트전극들을패터닝하고가해주는전압을조정하여그밑에남아있는전자의개수및양자상태를제어하여큐비트를구현하는방법으로최근두개큐비트간높은정확도를구현하여양자컴퓨터의구현가능성을보였으나 [24], 아직까지는측정의정확도등몇가지성능향상이필요한부분이있어이들문제들이극복되면이미잘개발되어있는기존반도체공정기술의도움을받아확장가능한양자컴퓨터의후보가될수도있어보인다 초전도체큐비트초전도체큐비트는초전도체를이용하여인공원자를만든다는관점에서는양자점큐비트와유사하지만, 원자나양자점에서다루는양자역학적파동함수의경우이단일전자또는단일입자가주어진시공간상에서발견될확률분포를나타내지만초전도체에서다루는파동함수의경우에는이수많은전자쌍의밀도를나타낸다는차이점이있다. 이점은앞에서설명한기존반도체가큐비트로사용되기어려운이유와상충되는것으로보일수있으나, 일반반도체내에서흐르는전자들은모두독립적이라이들간특별한상관관계가없고위상정보등이평균에의해사라지는데 37 전자공학회지 _ 315

44 김태현 비해초전도체내에서흐르는전자쌍들은모두동일한양자상태를가져서파동함수가밀도를나타냄에도위상정보를유지한다는큰차이점이있다. 이것은레이저가수많은광자들로이루어져있음에도불구하고모든광자의상태가동일하여위상을가진하나의전자기파로기술될수있는것과유사한상황이다. 따라서초전도체큐비트는무수히많은원자와전자로이루어졌음에도불구하고하나의커다란원자처럼작동한다는장점이있다. 초전도체큐비트는조셉슨접합기반의비선형성을가진전자기공진회로를만들고여기서발생하는양자화된에너지상태를이용하여큐비트정보를저장한다. 초전도체기술은큐비트을나타내는 2개의에너지차이가수GHz로인해열노이즈로인해큐비트가바뀌는것을최소화하기위해수십 mk의환경에서작동해야한다. 또한이들간의상호작용은같은기판내에전송선 (transmission line) 을이용하여만든공진기를통해이루어진다 [25]. 이러한조합은초전도체큐비트들이 2차원에배열되었을때가장인접한큐비트들간에만직접적인정보교환이가능하다는제한을가하지만, 이러한제약조건을역으로잘활용한 surface code [26] 가제안되어최근에는많은연구그룹들이 surface code의구현에많은노력을집중하고있다. 초전도체큐비트는 2000년대초반에는전하노이즈등에의한짧은결맞음시간때문에양자컴퓨터구현에부정적인의견이많았으나, 지난 15년간몇번의기술혁신을통해결맞음시간을 10ns에서 1ms수준으로증가시켰고특히최근에는 IBM, Google, Intel 등많은 IT대기업들이초전도체큐비트기반의양자컴퓨터개발에투자를하고있어확장가능한양자컴퓨터의강력한후보로부상하였고, 이온트랩과마찬가지로현재는논리적큐비트를구현하는데집중적인연구가진행중이다. Ⅳ. 결론및전망 앞에서살펴본바와같이현재양자컴퓨터를구현하기위해다양한종류의물리적시스템들에대한연구가진행중이며각각의장단점으로인해각물리적시스템들마다현재까지기술의완성도측면에서어느정도차이가존재 한다. 하지만지난 20년동안발전의과정을돌이켜보면기술의단계별로요구되는특성이달라짐에따라양자컴퓨터구현에유리한시스템이바뀌는경우가종종발생했으므로아직특정한물리적시스템이최선이라고단정하기는시기상조이다. 특히양자오류보정을통해물리적큐비트보다결맞음시간이더긴논리큐비트가제대로구현되기위해서는아직 3~5년정도더걸릴것으로예상되고제대로작동되는논리큐비트를여러개연결하여논리큐비트들로이루어진양자회로를구성하기까지는지금부터 5~10년정도걸릴것으로예상되어오히려그기간안에양자컴퓨터구현에적합한물리적시스템의윤곽이확실해질가능성이높아보인다. 따라서향후몇년간은그동안발전해온큐비트제어기술들을바탕으로양자연산오류에상대적으로덜민감한양자시뮬레이션에많은노력이집중될것으로보이고, 특히 1~2년내에약 50~100개수준의물리적인큐비트들로이루어진양자시뮬레이션을통해고전적인슈퍼컴퓨터를사용하더라도효율적으로풀기어려운문제를양자컴퓨터가효율적으로풀수있다는것 (Quantum Supremacy) 을보일것으로예상된다 [27]. 참고문헌 [1] R. Feynman, Simulating Physics with Computers, International Journal of Theoretical Physics 21, 467 (1982). [2] C. H. Bennett and G. Brassard. Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing, Proceedings of IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing, 175 (1984). [3] C. H. Bennett and G. Brassard, The dawn of a new era for quantum cryptography: The experimental prototype is working, Sigact News 20, 78 (1989). [4] P. W. Shor, Algorithms for quantum computation: Discrete logarithms and factoring, Proceedings of the 35th Annual Symposium on Foundations of Computer Science, Santa Fe, NM (1994). [5] B. M. Terhal, Quantum error correction for quantum memories, Rev. Mod. Phys. 87, 307 (2015). 316 _ The Magazine of the IEIE 38

45 양자컴퓨터의소개및전망 [6] I. M. Georgescu, S. Ashhab, and Franco Nori, Quantum simulation, Rev. Mod. Phys. 86, 154 (2014). [7] D. P. DiVincenzo, The Physical Implementation of Quantum Computation, Fortschritte der Physik. 48, 771 (2000). [8] T. Kim, M. Fiorentino, and F. N. C. Wong, Phase-stable source of polarization-entangled photons using a polarization Sagnac interferometer, Phys. Rev. A 73, (2006). [9] E. Knill, R. Laflamme, G. J. Milburn, A scheme for efficient quantum computation with linear optics, Nature 409, 46 (2001). [10] W. Chen, et al., All-Optical Switch and Transistor Gated by One Stored Photon, Science 341, 768 (2013). [11] T. C. Ralph, et al., Quantum computation with optical coherent states, Phys. Rev. A 68, (2003). [12] R. Raussendorf and H. J. Briegel, A One-Way Quantum Computer, Phys. Rev. Lett. 86, 5188 (2001). [13] S. Aaronson and A. Arkhipov, The Computational Complexity of Linear Optics, Theory of Computing 9, 143 (2013). [14] S. Hong, M. Lee, Y-D. Kwon, D. Cho, T. Kim, Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps, Journal of Visualized Experiments 126, e56060 (2017). [15] D. Nigg et al., Quantum computations on a topologically encoded qubit, Science 345, 302 (2014). [16] T. Monz et al. Realization of a scalable Shor algorithm, Science Vol. 351, 1068 (2016). [17] J. Zhang et al. Observation of a many-body dynamical phase transition with a 53-qubit quantum simulator, Nature 551, 601 (2017). [18] H. Kim et al., In situ single-atom array synthesis using dynamic holographic optical tweezers, Nature Communications 7, (2016). [19] K. M. Maller et al., Rydberg-blockade controlled-not gate and entanglement in a two-dimensional array of neutralatom qubits, Phys. Rev. A 92, (2015). [20] L. S. Theis, F. Motzoi, F. K. Wilhelm, and M. Saffman, Highfidelity Rydberg-blockade entangling gate using shaped, analytic pulses, Phys. Rev. A 94, (2016). [21] B.E. Kane, A silicon-based nuclear spin quantum computer, Nature 393, 133 (1998). [22] A. Laucht et al, Electrically controlling single-spin qubits in a continuous microwave field, Science Advances 1, e (2015). [23] F. H. L. Koppens et al, Driven coherent oscillations of a single electron spin in a quantum dot, Nature 442, 766 (2006). [24] D. M. Zajac et al., Resonantly driven CNOT gate for electron spins, Science 359, 439 (2018). [25] M. H. Devoret and R. J. Schoelkopf, Superconducting Circuits for Quantum Information: An Outlook, Science 339, 1169 (2013). [26] A. G. Fowler, M. Mariantoni, J. M. Martinis, and A. N. Cleland, Surface codes: Towards practical large-scale quantum computation, Phys. Rev. A 86, (2012). [27] M. Mohseni et al., Commercialize Quantum Technologies in Five Years, Nature, 543, 171 (2017). 김태현 1995 년 2 월서울대학교컴퓨터공학과학사졸업 1997 년 2 월서울대학교제어계측공학과석사졸업 2008 년 6 월 MIT 물리학과박사졸업 1997 년 8 월 ~2000 년 6 월공군사관학교교관및전임강사 2008 년 6 월 ~2011 년 8 월 Duke 대학교전기컴퓨터공학과박사후과정 2011 년 9 월 ~ 현재 SK 텔레콤 Quantum Tech. Lab Project Leader < 관심분야 > 양자컴퓨팅, 양자암호, 이온트랩, 양자광학 39 전자공학회지 _ 317

46 특집 결함허용양자컴퓨팅연구개발동향 결함허용양자컴퓨팅연구 개발동향 Ⅰ. 서론 백충헌 ETRI 양자창의연구실황용수 ETRI 양자창의연구실김태완 ETRI 양자창의연구실최병수 ETRI 양자창의연구실 양자컴퓨터는큐빗 (Quantum bit) 이라는새로운정보를이용하는컴퓨터이다. 큐빗은중첩 (Superposition) 이나얽힘 (Entanglement) 과같은양자역학적시스템에서만보이는특징을활용한다. 정보보안, 기계학습, 양자화학등의분야에서는양자컴퓨터가기존의컴퓨터보다더빠른결과를낼수있다고예상한다. 최근구글 (Google), 아이비엠 (IBM), 마이크로소프트 (Microsoft), 인텔 (Intel) 등에서초전도현상을이용한양자컴퓨터를개발하고있다. < 그림 1> 과같이, 초전도양자컴퓨터는빠른속도로성장하고있다. 아직양자컴퓨터는고전슈퍼컴퓨터의성능을뛰어넘지는못했으나, 근시일내에이를극복할것이라고기대하고있으며더나아가실용적인문제를해결하는데에기여할것으로기대된다. 양자컴퓨터의계산성능을향상하기위하여는정보단위인큐빗수를늘리는것이매우중요하다. 그러나양자컴퓨터의계산성능향상을위하여는단순히큐빗수의증가뿐만아니라양자연산정확도향상또한매우중요하다. 물리적큐빗의연산정확도보다더높은연산정확도를만족하기위해서는양자오류정정을수행해야한다. 이과정에서의주요문제중하나로오류정정에요구되는최소오류율이큐빗연산오류율보다높아야한다. 다음으로큐빗간의연산은대체로인접연산에머물러, 큐빗의배치나연산순서가매우중요해진다. 특히오류정정과정을거친큐빗은동일한연산을수행하기위해기존보다연산횟수가늘어나기도한다. 계산성능이향상된대규모양자컴퓨팅을위하여큐빗수와연산정확도를늘려가는데여러가지제약이있다. II장에서는단기적그리고장기적으로양자컴퓨팅은어떤문제를효과적으로풀수있는지설명한 318 _ The Magazine of the IEIE 40

47 결함허용양자컴퓨팅연구개발동향 < 그림 1> 초전도현상을이용한큐빗수와게이트오류율의발전속도. 결함허용양자컴퓨팅을위하여는많은큐빗과낮은오류율을요구 상태추출알고리즘은 M 개의파동함수를갖는분자의기저상태에너지를 b 비트의정확도로찾는문제를해결하는알고리즘으로, 양자화학 (Quantum Chemistry) 분야에서분자의동역학적특성을이해하는데활용되어신약개발이나신소재개발등에기여할수있다. 마지막으로, Boolean Formula 알고리즘은양자무작위행보 (Quantum Random Walk) 를이용하여헥스 (Hex) 게임의우승전략을계산하는데이용될수있는알고리즘이다. 헥스게임은존내쉬가제안한일종의빙고게임으로하나의줄을하나의색깔로이어나가는놀이이다. 동일한문제를위에언급한알고리즘을활용하였을때얻는시간적성능향상은다음과같다. 첫번째로, 소인수분해문제의경우고전적으로가장우수하다고알려진알고리즘은수범위체 (Number Field Save) 를이용한알고리즘으로 N 이합성수의비트수일때, 의시간이걸린다. 이에반해 < 그림 2> 헥스게임. 행과열각 11 줄인칸에하나의행혹은하나의열을모두선택하여일자로완성시키는게임 다. III 장에서는다목적의양자컴퓨팅을하기위하여오류정정양자컴퓨팅의필요성에대해서설명한다. 이어서, IV 장에서는현재구현된큐빗기술에대하여, V 장에서는현재큐빗시스템을이용하여양자컴퓨터의구조적모델링에대하여간략히소개한다. VI 장에서는양자컴퓨팅을실현하기위한연구진행방향에대한제언과함께글을맺도록하겠다. Ⅱ. 양자컴퓨팅의효과적문제해결 양자컴퓨터를활용할때더우수한성능을보일것으로알려진양자알고리즘으로는 Shor 알고리즘 [1], 기저상태추출 (Ground State Estimation) 알고리즘 [2], Boolean Formula [3] 알고리즘등이있다. 각알고리즘의활용분야는다음과같다. 우선, Shor 알고리즘은큰수의소인수분해를하는알고리즘으로, RSA 암호의해독과같이암호해독분야에활용될수있다. 다음으로기저 Shor의알고리즘은 O(log 3 N) 의시간이예상된다. 즉, 기존의방식으로는큰수를소인수분해할때지수적으로오래걸리지만, 양자컴퓨터로 Shor 알고리즘을이용하면다항시간으로의성능향상이기대된다. 두번째로, 기저상태를고전컴퓨터로계산한다면지수적으로오랜시간이걸리지만, 양자컴퓨터를이용하여기저상태추출알고리즘으로해결한다면다항시간안에문제를해결할것으로기대된다. 마지막으로, Boolean Formula 문제의경우, 현대의컴퓨터로는 O(N ) 의시간이걸리나, 양자알고리즘으로는 N 1/2+0(1) 시간이걸릴것으로예측된다, 이러한 3가지알고리즘을활용하면, 양자컴퓨터를활용한계산이고전컴퓨터를활용한계산보다더빠르게문제를해결할수있을것이라예상된다. < 표 1> 단기적으로적용가능하며, 현재구현된양자컴퓨터를이용해해결한 2 가지종류의문제. 양자우월성은보이지못하였으나, 양자컴퓨팅의활용가능성을제시함 양자컴퓨팅구현사례 해결문제 양자화학 양자기계학습 구현주체 IBM Rigetti 큐빗수 5 19 양자우월성 x x 41 전자공학회지 _ 319

48 백충헌, 황용수, 김태완, 최병수 앞의알고리즘들을사용하여유효한이득을얻기위해서는매우큰규모의문제를풀어야하므로다수의큐빗이필요하다. 적은수의큐빗으로위의알고리즘을수행할수는있다. 그러나, 그수행시간은현재사용하는고전컴퓨터보다오히려더느리다. 양자덧셈 (Quantum Adder) 알고리즘 [4] 도덧셈연산을수행할수는있으나고전컴퓨터에비하여느리거나연산정확도가떨어질수있다. 양자컴퓨터를이용하여이득을얻을수있는경계가되는것이양자우월성 (Quantum Supremacy) 이다. 이경계가되는큐빗수는대략 50개인데, 이때부터양자컴퓨터는몇몇문제를슈퍼컴퓨터보다더빠르게해결할수있다. 최근구글에서는양자컴퓨터의우월성을입증하고자 Random Quantum Circuits 알고리즘 [5] 을소개하였다. 이알고리즘은무작위출력분포의샘플링을한다. 슈퍼컴퓨터는동일한작업을위해수치시뮬레이션이요구되며, 이에요구되는계산량은큐빗수에지수적이다. 반면, 양자컴퓨터를통한문제해결에는다항적인계산량이필요하다. 한편 IBM 과 Rigetti에서도단기적으로적용가능한문제에대해양자컴퓨팅을이용하여계산을시도하였다. 각각, 양자화학과양자기계학습에적용하여양자컴퓨팅의사용가능성이제시되었으나, 아직고전컴퓨터의성능을넘어서지는못하였다 (< 표 1>). 단기적으로는이러한양자알고리즘을통하여양자우월성을보일것으로기대한다. Ⅲ. 양자오류정정의필요성 중첩, 얽힘을비롯한양자역학의기묘한원리는이론적으로완벽히안전한정보통신과기존보다훨씬빠른정보처리를가능하게할것이라기대하였다. 이러한이론적예상은장기적관점에서양자컴퓨팅의최종목표로연구가이루어지고있다. 하지만, 그런이론상의이점들을양자역학적정보처리시스템상에서실현하기위해서는양자오류가충분히낮아야한다. 양자정보는주변환경에의해서끊임없이간섭을받아본래상태를장시간유지하기어렵다. 또한양자정보의제어과정에서발생하는오 < 그림 3> 여러개의물리적큐빗을이용한논리적큐빗의구현모식도류로양자정보가의도하지않은상태가될수있다. 따라서안정적으로양자정보를조작하고전달하기위해서견고한양자오류억제기술이필요하다. 양자오류정정부호는기존의디지털오류정정부호와같이보호할정보를다수의물리큐빗상에분배하여양자노이즈에도불구하고양자정보를유지할수있도록고안된대표적양자오류억제기술이다 (< 그림 3>). [[n, k, d]] 양자오류정정부호를이용하면 k 큐빗의양자정보를 n 큐빗상에부호화하여, (d-1)/2 개의큐빗에발생한임의의양자오류로부터양자정보를보호할수있다. [6-10] 가장대표적인형식의양자오류정정부호는 stabilizer code라불리우는양자오류정정부호이다. 이코드는 n-k 개의 stabilizer로부호를표기한다. 이는고전오류정정부호의패리티체크에해당하여, 양자오류를측정할수있다. 하지만, 양자오류정정부호를이용하는것만으로는충분하지않다. 왜냐하면, 양자오류정정부호를이용해양자정보를부호화및복호화하는과정이오류가발생할수있는양자게이트들로구성되어있기때문이다. 양자게이트를사용하는모든부분은노이즈에노출되어있고, 따라서전과정에서양자노이즈로부터양자정보를보호할수있어야한다. 결함허용양자컴퓨팅프로토콜 [11-14] 은양자컴퓨팅과정에서소수의양자노이즈가발생하더라도양자컴퓨팅최종결과에는영향을미치지못하도록구성된양자컴퓨팅프로토콜을말한다. 결함허용양자컴퓨팅은논리적양자컴퓨팅 (logical quantum computing) 과주기적양자오류정정 (periodic quantum error correction) 으로구성된다. 320 _ The Magazine of the IEIE 42

49 결함허용양자컴퓨팅연구개발동향 논리적양자컴퓨팅은양자오류정정부호로부호화한논리적큐빗을양자오류정정부호로부호화한논리적양자게이트로조작을하는것을말한다. 이를위해서양자알고리즘을구성하는모든게이트를논리게이트로구성해야한다. 여기에는논리적큐빗의초기화와측정과정도결함허용적으로구성해야하는것을포함한다. 결함허용양자게이트구성은양자오류정정마다다르고, 동일한양자오류정정부호상에서도여러가지방법이존재하므로, 적합한방식을선택할필요가있다. 주기적양자오류정정은매번논리적양자게이트를인가한뒤논리적큐빗에양자오류정정을수행하는것을말한다. 논리적양자게이트는물리적양자게이트로구성이되어있기때문에, 연산과정에서오류가발생할수있는데, 양자오류정정과정을통해서해당오류를제거하거나더많은큐빗으로전파되어나가지못하게억제해야한다. 논리적큐빗은양자정보가저장된데이터큐빗과양자오류정정및논리적게이트동작과정에서필요한보조큐빗으로구성된다. 예를들어 [[7,1,3]] Steane code는 7개의데이터큐빗이필요하다. Steane code 는 6개의 stabilizer로구성되어있으며, 각 stabilizer 측정을통해서오류정보를확인한다. 오류측정에필요한보조큐빗은사용하는양자오류정정방식에따라서다르다. Shor 의양자오류정정부호나 Knill의양자오류정정부호는 4개의보조큐빗이필요하고, Steane 양자오류정정부호는 7개의보조큐빗이필요하다. 더욱이 Shor 양자오류정정부호에서는보조큐빗이단순히 4개의독립적인물리큐빗이아니라양자얽힘이구현된 Shor state를이용한다. 만약 stabilizer 측정전에준비한 Shor state에오류가있다면, stabilizer 측정과정이정확하게진행되더라도잘못된오류정보를확보하게될것이다. 따라서, Shor state의정확성을확인해야하며, 이때 2개의큐빗을더사용한다. 종합하면, 한번의 stabilizer 측정을위해서 6개의보조큐빗이반복적으로필요하다. 이외에도논리적양자게이트를구현하는과정에서도보조큐빗이필요하다. [[7, 1, 3]] 부호의논리적큐빗을구현하기위해서는보조큐빗까지수십개의물리적큐빗 이필요하다. 현재까지제안된가장높은부호임계값을갖는 Steane code 논리적큐빗설계는 48개의물리적큐빗으로구성된다 [15]. 물리큐빗의오류율 p를한번의부호화를통해 p 2 수준으로낮출수있다현재까지보고된양자게이트의오류율 O(10-2 ) - O(10-3 ) 을고려하면한번의부호화로는대규모양자알고리즘을안정적으로구동하기어렵다. Concatenated coding [16] 은재귀적인부호화를통해서물리적오류율 p 를임의수준까지낮출수있음을보인다. 이과정에서 Steane code 의논리적큐빗을구성하는물리큐빗각각을반복적으로양자오류정정부호로부호화하는것이다. 만약 l 번반복하여부호화하면, 오류율은 p (cp 2 ) 2l 수준으로낮출수있지만, 큐빗의양은 q l 으로증가한다. 여기서 q 는 level 1 논리적큐빗을구성하는물리큐빗의양을의미한다. l 값은사용하는게이트에발생하는물리적오류율, 부호임계값그리고알고리즘의규모등에따라결정된다. Ⅳ. 양자컴퓨팅프로세서기술동향 큐빗이가진정보를얼마나잘이동할수있는지에따라고정형큐빗또는이동형큐빗으로분류할수있다. 전자의스핀상태등을이용한고정형큐빗은정보를저장하고연산에사용하기에는좋으나, 이동도가낮아정보전달범위가매우좁다. 반면, 광자를이용한이동형큐빗은정보의전달에매우큰강점을보인다. 양자컴퓨터는충분한연산시간동안양자정보를보호할필요가있고, 정보의장거리이동을요하지않아주로고정형큐빗을사용하여높은집적도를이뤄연산능력을향상시킨다. 큐빗은독립된 2개의양자상태이다. 양자상태가고전에너지상태와다른점은에너지상태가불연속적이라는것이다. 따라서, 큐빗의 0 상태와 1 상태의에너지준위의차에해당하는에너지가가해질때, 큐빗의상태가바뀐다. 큐빗은여러물리시스템을이용하여만들수있다. 초전도현상을이용한큐빗은전하, 선속, 위상을이용한다. NMR, 반도체, 다이아몬드결함등을이용해서도스핀의업혹은다운상태를이용하여큐빗을만들수있다. 43 전자공학회지 _ 321

50 백충헌, 황용수, 김태완, 최병수 다양한큐빗시스템이있지만, 현재는초전도큐빗이양자컴퓨팅을최전선에서구현해나가고있다. 구글은초전도 72큐빗 [17] 을제작하였고단기적으로양자컴퓨팅활용할분야를물색하고있다. 특히다수의큐빗시스템에양자연산을 99% 이상의정확도로수행할수있어, Surface code를이용하여양자오류정정을수행할수있을것이라기대하고있다. IBM은 48큐빗을제작하였으며, 5큐빗그리고 16큐빗은클라우드형태로공개하여양자컴퓨팅서비스를제공하고있다 [18]. IBM은 5큐빗을이용하여 BeH 2 의에너지준위에대한시뮬레이션을진행하였다. 양자컴퓨팅스타트업회사인 Rigetti는 19큐빗을제작하여양자머신러닝에사용하였으며, 30큐빗규모의가상양자머신을공개하였다 [19]. 단일이온을이용한큐빗은단일큐빗연산으로는매우높은정확도인 % 까지보고된바가있다 [20]. 특히이온큐빗은완벽히같은원자를배치하여큐빗을확장하며, 양자상태를유지할수있는시간이매우길다는장점이있다. 뿐만아니라, 큐빗간연결성이좋아다중큐빗으로확장했을때의장점이있다. 양자점 (Quantum dot) 은큐빗으로많이활용되는시스템중하나이다. 여기서다루는양자점은반도체내의 3 차원으로구속된구조를말한다. 양자점은원자의에너지준위처럼에너지가띄엄띄엄떨어져있어인공원자 (artificial atom) 라고불리기도한다. 왜냐하면, 3차원으로구속된전자의에너지준위가양자화 (Quantized) 되기때문이다. 반도체로큐빗을만들경우, 전기적으로제어하기용이하며다수의큐빗을매우작은크기에집적할수있고, 기존의실리콘반도체공정기술을사용할수있다는장점이있다. 특히반도체큐빗은기존의공정기술을활용하여빠르게큐빗수를늘려나갈수있을것이라기대하고있다. 양자점스핀큐빗을만드는방법은도핑혹은 0, 1, 2 차원물질을이용하는방법들로분류할수있다. 최근에는실리콘을이용하여도핑혹은 2차원물질을활용한결과들이주로보고되고있다. 한편, 단일큐빗을이루는전자개수로도분류할수도있다. 단일전자를이용한큐빗은전자의스핀업, 다운상태로, 전자두개를이용한스 핀시스템은싱글렛 (Singlet) 상태와트리플렛 (Triplet) 상태로큐빗을만든다. 3개의전자를이용할때는두개로는싱글렛, 트리플렛상태를만들고나머지하나로스핀업다운상태를만들어큐빗을형성할수도있다. 이종원자도핑을이용한단일스핀양자점큐빗을먼저살펴보겠다. 도핑을하면균일한물질군사이에결함과같이다른원자가존재한다. 자연스레해당영역에서모든방향으로의양자구속효과가발생하므로양자점이형성된다. 최근뉴사우스웨일즈대학에서는 IV족물질인 28 Si에 29 Si 혹은 P( 인 ) 를도핑하여단일스핀으로 2-큐빗까지구현하였다. 이큐빗의단일양자게이트구동시간은 1.5 μs이며, 그정확도는 99.9% 이다 [21]. 다중양자게이트로는 controlled-z 게이트를구현하였고, 구동시간은 300 ns이다. 이시스템에서연산가능횟수는단일양자게이트를기준으로최대 120회이다. 다음으로 2차원물질을활용하여단일스핀으로큐빗을만드는경우를살펴보도록하겠다. 3차원구속효과를얻기위하여성장방향으로이종물질을성장하게될경우, 전자가반도체의성장방향으로구속효과를느껴 2차원전자가스를형성한다. 나머지 2차원구속은표면에전극을증착하여전기적포텐셜을형성하여전자를가둘수있다. 예를들면, Si/SiGe 이종물질성장으로구속효과를얻어표면에전극을형성하는경우이다. 이러한방식으로 2- 큐빗시스템이구현된바있다. CNOT게이트가구현된이시스템에서는구동시간이 200 ns가소요된다 [22]. 2차원물질을이용하여이중스핀으로만든큐빗은주로 GaAs 물질로구현되었다. GaAs는제작이용이하지만, III-V족물질로원소들의핵스핀에의한노이즈가많이발생한다. 이중스핀을만들경우노이즈에대한외부영향을줄일수있어큐빗의특성을확인할수있다. 이시스템에서는다중양자게이트로서게이트를이용하였다 [23]. 단일큐빗구동시간과그정확도는 80 ns 과 90% 로매우높다. 그러나, 큐빗의노이즈에의한연산가능시간이매우짧아, 다중큐빗연산을최대 9번까지밖에할수없다. 322 _ The Magazine of the IEIE 44

51 결함허용양자컴퓨팅연구개발동향 Ⅴ. 양자컴퓨팅의구성 결함허용양자컴퓨터를효과적으로활용하기위하여는적절한알고리즘선정그리고양자오류정정이필요하다. 이에 < 그림 4> 와같이양자컴퓨터구조를계층화하여신뢰성, 범용성확장성을만족하고자한다. 예컨대, 컴파일, 시스템, 그리고프로세서파트로구분할수있다. 앞선두부분은소프트웨어파트로컴퓨터구조와제어를, 프로세서는하트웨어파트로서큐빗의직접구현을담당하였다. 컴파일파트에서는사용자가입력한연산을실제로큐빗이구동하기에적합한연산으로분해한다. 정확도를향상하기위하여오류정정과정을거친큐빗은많은경우소수의연산만을수행할수있다. < 그림 5> 와같이컴파일을거치면, CNOT게이트와 H, S, T 게이트로모든연산을표현할수있다. 이에따라, 입력한연산결과와완전히동일한연산으로연산을분해하거나, 매우적은오류율로연산을근사하여분해할수도있다. 따라서컴파일과정에서는실제로이상적인큐빗시스템에서구동되 는수준에서의양자회로를최소한의리소스를사용하여연산할수있도록도와준다. 시스템파트에서는인접한큐빗게이트를구동할수있도록조절한다. 대부분의양자프로세서는다중큐빗게이트를인접한큐빗들로만연산이가능하기때문에, 원하는임의의작업을수행할수있도록조정하는것이다. 이로인하여, 알고리즘에는드러나지않는추가연산이큐빗의사전이동형태로요구된다. 또한, 양자오류정정부호를이용하여오류정정및논리적양자게이트를수행할수있도록도와준다. 프로세서파트는큐빗을대규모로늘려정확한양자게이트연산을수행할수있도록큐빗을구성한다. 먼저, 큐빗의연산정확도를향상하기위하여는높은품질의시료를사용하거나, 초정밀공정을사용하여주변의노이즈를제거할수있다. 혹은, 큐빗의연산순서와구성에대한조절을통해정밀한연산을수행할수있다. 따라서프로세서파트에서는충분한수로큐빗을확장할수있으며더정밀한연산을할수있도록도와준다. 다수의큐빗을활용하기위하여모듈화를통한접근이제안되었다. 이온트랩시스템에서는모듈 1개에 5개의큐빗을구성하여, 50개의모듈을이어붙여큐빗을직접옮길수있는대규모큐빗시스템을구성할계획이다 [24]. 한편양자점은고정형큐빗의정보를이동형큐빗으로전송하려는연구가제안되었다. 양자점내부의스핀큐빗으로데이터를저장및처리하고, 단광자를이용한정보송수신을사용하는것이다. 단일모듈내부에서스핀체인 < 그림 4> 결함허용양자컴퓨팅의요구조건. 높은연산정확도를요하는신뢰성, 일반적알고리즘을수행할수있는범용성, 많은수의큐빗을사용할수있는확장성이요구됨 < 그림 5> 컴파일과정을통한범용양자게이트로의연산분해 < 그림 6> 시스템파트에서주어진연산을구현가능하도록큐빗재배치및연산순서재배열 45 전자공학회지 _ 323

52 백충헌, 황용수, 김태완, 최병수 으로정보전달에대한연구가제안되으며, 양자점네개의끝에서끝으로정보를옮길때, 스핀정보가 98-99% 의확률로보존되었다고보고하였다 [25]. 또한, 스핀에너지대역인마이크로파를 4K에서광으로대략 10% 의전환효율로변환에성공하여모듈화로시스템을확장할수있는가능성을열어놓았다 [26]. Ⅵ. 결론 초전도큐빗이선두를달리고있는물리적큐빗시스템은현재대략 72큐빗 [17] 까지구현이완료되었다. 많은연구자들은 50큐빗이있다면양자우월성을보일수있을것이라고판단하였다. 그러나, 50큐빗혹은그이상의더많은큐빗시스템이만들어진지금이에확실히단언하는것은섣부른판단이다. 50큐빗을가지고양자컴퓨터가정말우월한것인지특정문제에한하여양자우월성을보여야하며, 그전까지는아직확언할수없다는것이다. 이것은단순히큐빗수만이양자우월성을보이는것이아니며, 적절한문제의선정과충분한연산시간그리고높은연산정확도를요구한다는것으로요구조건이넓어져왔기때문이다. 장기적으로일반적목적의양자컴퓨팅을위하여는단순히큐빗수를늘리는것을넘어, 충분한수의큐빗과낮은에러율을통한오류보정의필요성이꾸준히제기되어왔다. 그러나한편으로양자컴퓨터는단기적으로오류보정이없더라도양자컴퓨터를활용하여새로운문제를해결하고자노력하고있다. 양자화학으로의응용을통해분자구조를예측하는것, 고체물리로의응용을통해전자의이동을예상하는것, 인공지능으로의응용을통해학습에사용하는것등으로양자컴퓨터를사용할수있다고예상한다. 양자점큐빗은초전도큐빗보다아직구현된큐빗수가매우적다. 2개의큐빗은 72개의큐빗에비하여초라해보이는숫자이다. 그러나, 양자점은실리콘을필두로기존 CMOS 공정과정에기반하여대규모큐빗을제작할수있는청사진을제시하였다. 이에, 초전도큐빗이수년사이에 5큐빗 9큐빗 50큐빗 72큐빗으로늘어났 듯이, 양자점큐빗도빠른성장이가능할수있을것이라기대한다. 우리나라의경우현재고정형큐빗으로초전도 2큐빗이있으며, 단광자큐빗등다양한큐빗시스템을연구하고있다. 국내의최첨단실리콘반도체기술과결합할경우, 실리콘을이용한반도체큐빗의성장가능성은잠재력은매우높을것으로보인다. 특히, 국제적으로큐빗의양산및양자게이트품질경쟁에들어간지금양자컴퓨팅의발전이어느때보다더가속화되고있다. 이에우리나라의양자컴퓨팅연구전략을늦지않게결정해야할것이다. Acknowledgement 본연구는한국전자통신연구원연구운영비지원사업의일환으로수행되었음 [18ZH1400, 양자컴퓨팅플랫폼및비용효율성향상에대한연구개발 ] 참고문헌 [1] P. W. Shor. Algorithms for Quantum Computation: Discrete Logarithms and Factoring. In Foundations of Computer Science. IEEE, [2] R. Babbush et al. Low Depth Quantum Simulation of Electronic Structure. arxiv: , [3] A. Ambainis et al. Any AND-OR Formula of Size N Can Be Evaluated in Time on a Quantum Computer. SIAM Journal on Computing, 39(6): , [4] T. G. Draper. Addition on a quantum computer. quantph/ [5] S. Boixo et al. Characterizing quantum supremacy in nearterm devices. arxiv preprint arxiv: , [6] Knill and Laflamme, Theory of quantum error-correcting codes, PRA 55 (2), [7] P. Shor, Scheme for reducing decoherence in quantum computer memory, PRA 52 (4), R2493 [8] Gottesman, Class of quantum error-correcting codes saturating the quantum Hamming bound, PRA 54 (3), p. 324 _ The Magazine of the IEIE 46

53 결함허용양자컴퓨팅연구개발동향 [9] Steane, Multiple-Particle Interference and Quantum Error Correction, Proc. Royal Soc. A, 452, 1954, p [10] Calderbank and Shor, Good quantum error-correcting codes exist, PRA 54, 2, [11] Shor, Fault-tolerant quantum computation, Symp. Foundations of Computing, 1996 [12] Preskill, Reliable quantum computers, Proc. Royal Soc. A, 454, 1969, p [13] Gottesman, Theory of fault-tolerant quantum computation, PRA 57 (1), p [14] Aharonov and Ben-Or, Fault-Tolerant Quantum Computation with Constant Error Rate, IAM Journal of Computing, 38 (4), p [15] Svore, DiVincenzo and Terhal, Noise Threshold for a Fault- Tolerant Two-dimensional attice Architecture, QIC 7 (4), pp [16] Knill and Laflamme, Concatenated Quantum Codes, arxiv.org/abs/quant-ph/ [17] Research at Google, Accessed Mar. 2018, google.com/pubs/pub46227.html [18] IBM Quantum Experience, Accessed Jan. 2018, quantumexperience.ng.bluemix.net/qx [19] Rigetti Forest, Accessed Mar. 2018, forest [20] T. P. Harty, et al., High-Fidelity Preparation, Gates, Memory, and Readout of a Trapped-Ion Quantum Bit Phys. Rev. Lett. 113, (2014) [21] M. Veldhorst et al., A two-qubit logic gate in silicon, Nature, 2015, vol. 526, p. 410 [22] Zajac et al., Science 359, pp (2018) [23] John M. Nichol, et. al., High-fidelity entangling gate for double-quantum-dot spin qubits, npj Quantum Information, 2017, vol. 3 [24] NQIT 2017 annual report Accessed Mar. 2018, ox.ac.uk/content/nqit-annual-report-2017 [25] Fahd et al., Transport of spin qubits with donor chains under realistic experimental conditions PRB 94, (2016) [26] Andrews et al., Bidirectional and efficient conversion between microwave and optical light Nature Physics vol.10, pp (2014) 백충헌 2015 년 2 월 KAIST 물리학과학사 2017 년 2 월 KAIST 물리학과석사 2017 년 2 월 ~ 현재한국전자통신연구원연구원 < 관심분야 > 양자점큐빗, 양자게이트구동속도및정확도향상 황용수 2005 년 8 월한림대학교컴퓨터공학부학사 2007 년 8 월광주과학기술원정보통신공학부석사 2013 년 8 월광주과학기술원정보통신공학부박사 2014 년 6 월 ~2016 년 1 월고려대학교박사후연구원 2016 년 2 월 ~ 현재, 한국전자통신연구원선임연구원 < 관심분야 > 양자오류정정, 결함허용양자컴퓨팅 47 전자공학회지 _ 325

54 백충헌, 황용수, 김태완, 최병수 김태완 최병수 2003 년 2 월한양대학교수학과학사 2005 년 8 월서울대학교수리과학부석사 2012 년 2 월서울대학교수리과학부박사 2012 년 3 월 ~2013 년 10 월이화여자대학교수리과학연구소박사후연구원 2013 년 11 월 ~2016 년 7 월이화여자대학교수리과학연구소연구교수 2016 년 8 월 ~ 현재한국전자통신연구원선임연구원 < 관심분야 > 양자컴퓨팅, 양자암호 1996 년 2 월충남대학교컴퓨터공학과 1998 년 2 월광주과학기술원정보통신공학과 2004 년 2 월광주과학기술원정보통신공학과 2004 년 5 월 ~2006 년 7 월영국요크대학교전산학과박사후연구원 2006 년 8 월 ~2007 년 8 월성균관대학교정보통신공학과박사후연구원, 연구전임강사 2007 년 9 월 ~2010 년 7 월이화여자대학교정보통신공학부연구교수 2010 년 9 월 ~2011 년 10 월서울시립대학교양자정보처리연구단학술연구교수 2011 년 11 월 ~2013 년 10 월미국듀크대학교전기컴퓨터공학과연구원 2013 년 11 월 ~2015 년 5 월일본동경대학교 / 이화학연구소특임연구원 2015 년 11 월 ~2016 년 2 월 ETRI 양자창의연구센터센터장 2016 년 3 월 ~ 현재 ETRI 양자창의연구실실장 < 관심분야 > 양자컴퓨팅 326 _ The Magazine of the IEIE 48

55 특집 양자정보이론과결함허용양자컴퓨팅 양자정보이론과결함허용 양자컴퓨팅 Ⅰ. 서론 신정환 ( 주 ) 케이티허준고려대학교 양자컴퓨터는양자역학에기반하고있는정보처리시스템이다. 양자컴퓨터는병렬처리및간섭등기존컴퓨터에존재하지않는양자적특성을이용하여고속의연산및자연계시뮬레이션등기존컴퓨터가처리할수없는다양한문제에활용될것으로예상된다. 연산자 (Gate) 기반범용양자컴퓨터는이론적으로기존컴퓨터로구성가능한모든시스템을구성할수있지만, 그렇다고해서모든분야에서양자컴퓨터가기존컴퓨터보다더좋은성능을보여주는것은아니다. 그럼에도불구하고특정분야에서양자컴퓨터는기존정보처리시스템으로는얻을수없는결과를보여준다. 대표적으로 1994년벨연구소의연구원이였던피터쇼어에의해개발된인수분해알고리즘은양자컴퓨터를이용할경우기존컴퓨터로는불가능한성능의향상을가져올수있음을보고주고있다. [1] < 그림 1> 은비대칭키보안알고리즘 RSA에사용되는인수분해처리능력에서기존컴퓨터와쇼어알고리즘을이용한양자컴퓨터의성능을이론적으로비교한그래프이다. [2] 그림에서검은색선은기존컴퓨터로인수분해를했을경우 RSA 키길이에따른수행시간을보여주고있으며, 그붉은색과파란색곡선은다양한양자컴퓨터의인수분해성능을보여주고있다. 키의길이가 768인 RSA 알고리즘을기준으로살펴보면기존컴퓨터는 CPU 기준 3,300년의시간이걸리지만양자컴퓨터는비록이론적인결과이지만이상적인경우 1초만에동일한문제를해결할수있는것을보여준다. 현재많은국가및기업들이양자컴퓨터개발에집중하고있으며, 최근 D-wave, IBM, Google, Microsoft, Intel 등여러기업에서양자컴퓨터의실현을위한다양한결과를발표하고있다. 세계최초의상용양자컴퓨터를판매한곳은캐나다의 D-Wave 이다. D-Wave 49 전자공학회지 _ 327

56 신정환, 허준 는 2011년 5월 11일 128-qubit 양자프로세서를탑재한 D-Wave One을발표하였다. 이후 D-Wave Two, D-Wave 2X를차례로발표하고 2017년에는 2,048-qubit 양자프로세서를탑재한 D-Wave 2000Q 를발표하였다. D-Wave의양자컴퓨터는최적화문제에특화된양자컴퓨터로 D-Wave Two의경우 NASA 와 Google이인공지능연구를위해도입하였으며, 폭스바겐은 2017년 D-Wave 2000Q를이용하여베이징택시 10,000대에대해최적화경로를분석하는실험을통해기존컴퓨터로 45분이걸리는연산을양자컴퓨터를이용하여 1초이내에완료하는결과를얻었다고발표하였다. IBM은초기부터양자컴퓨터를연구한기업으로 2016년 5월 5-큐비트로구성된양자프로세서를발표하였다. 그리고 2017년에는 16-큐비트, 50-큐비트의양자프로세서를발표하였으며 2018년에는 20 큐비트양자프로세서로구성된상용양자컴퓨터를공개하겠다고발표했다. < 그림 1> 양자컴퓨터와기존컴퓨터의인수분해성능비교 ( A Blueprint for Building a Quantum Computer By Rodney Van Meter, Clare Horsman) IBM 양자컴퓨터는 IBM Q 라는이름의프로젝트로진행되고있으며, 현재누구나온라인을통해 IBM이개발한양자컴퓨터를이용할수있도록공개하고있다. IBM은양자컴퓨터를웹브라우저에서그래픽또는프로그래밍기법 QASM으로직접프로그래밍할수있는방법을제공하고있으며동시에양자컴퓨터프로그램툴 QISKIT과 API를제공하고있다. Google 또한 D-wave 의양자컴퓨터를이용한연구와함께자체적으로양자컴퓨터를제작하고있으며최근 72-큐비트양자프로세서 Bristle cone을공개하였고, 양자컴퓨터를이용한다양한서비스를준비하고있다. 양자정보시스템의가능성에도불구하고아직양자정보시스템을구성하기위한다양한한계도존재한다. 현재양자정보는기존정보시스템에서사용되는정보에비해다루기쉽지않고외부시스템과반응하여쉽게정보의손실이발생하기도한다. 일반적으로양자컴퓨터에사용되는양자알고리즘은시스템의연산과정중에오류가발생하지않는것을가정하고있다. 하지만오류로부터취약한양자시스템으로는정확한결과를얻을수없을것이며따라서이러한외부환경과의상호작용및연산에서발생할수있는오류로부터양자정보를보호할수있는기법이필요하다. 양자오류정정부호기법은양자시스템에서사용되는오류정정부호기법으로결합, 또는오류가있는양자정보시스템에서정보를보호하기위해필요한핵심기술이다. [3-9] 오류정정기법은이미기존의다양한정보시스템에서사용되고있다. 하지만근본적으로양자정보가갖는특성때문에기존오류정정부호를양자시스템에적용하기는쉽지않다. 본고에서는양자역학에기초를두고있는여러분야 < 그림 2> 양자컴퓨터의개발과정 < 그림 3> 72-qubit 양자프로세서 (Bristle cone, Google) 328 _ The Magazine of the IEIE 50

57 양자정보이론과결함허용양자컴퓨팅 중특히양자정보이론과이를바탕으로결합허용양자정보시스템 [10,11] 을구성하기위한양자오류정정부호의원리에대해소개하고자한다. Ⅱ. 양자정보 양자 (Quantum) 는라틴어 quantus 에서유래한말로양을나타내는단어이다. 양자역학은미시적세계에서불연속적인값을갖는작은에너지또는물질의성질을다룬다. 예를들어, 빛을이루는광자하나, 물질을구성하는원자하나가양자역학의일반적인대상이다. 이처럼양자는아주작은미시적인세계의특성을나타내기에우리가직접적으로경험하기는쉽지않으며, 미시적물질의성질은고전물리현상과는그특성이다르기때문에양자상태의모습은고전물리적관점에서는이상하게보일수있다. 슈테른과게를라흐가 1922년에실시한슈테른-게를라흐실험은이런양자역학의특성을잘보여주는실험이다. 슈테른과게를라흐는 < 그림 4> 와같이은원자를불균일한자기장에통과시켜은원자의자기모멘트를관측하는실험을실시하였다. 위실험은물리적으로많은의미가있지만양자특성에만초점을맞춰그결과를살펴보겠다. 실험을간단히설명하기위해은원자를하나의전자로가정하면, 고전물리학관점에서불균일한자기장을지나가는전자는자기장에의해자기장방향으로모든구간에걸쳐연속적으로관측될것으로예상된다. 하지만실제실험에서는예상과는달리자기장방향으로양끝에서만원자가검출되는결과를얻었다. < 그림 5> 은게를라흐가 1922년 2월 8일보어에게보낸우편카드로실험의실제관측결과를보여준다. < 그림 3> 은실 제실험결과를 90도돌린사진으로그림에서왼쪽사진은불균일한자기장을걸어주지않았을경우를나타내며이때의결과는고전적예상과일치한다. < 그림 5> 의오른쪽은사진은실제불균일한자기장을통과한전자의결과를보여준다. 고전적예상으로는중간의공백이없는연속적인분포를얻어야하지만실제결과는중간이비어있는불연속적인모습을보여준다. 이러한결과를통해양자상태는불연속적인값을갖는것을알수있다. < 그림 6> 은슈테른-게를라흐의실험을간단히나타낸그림이다. < 그림 6> 의 1) 은수직으로형성된불균일한자기장에전자를통과시키는경우를나타내며그결과로위또는아래에서만전자가발견된것을나타낸다. < 그림 6> 에서 Z 는수직방향으로걸쳐진불균일한자기장을타나내고, X 는수평방향으로걸쳐진불균일한자기장을의미한다. < 그림 6> 의 2) 는수직방향의자기장을통과한전자결과중위로지나간전자에다시수직방향의자기장을걸어준결과로, 직관적으로알수있듯이언제나위쪽방향의결과만얻을수있다. < 그림 6> 의 3) 은수직방향에서위로나온원자를다시수평방향의자기장에통과시킨것으로수평방향에대해좌우로불연속적인값을갖는것을알수있다. 이실험으로수직으로통과한전자는수평필터에대해서는좌, 우두성분을포함하는것으로유추할수있다.< 그림 6> 의 4) 는슈테른- 게를라흐의실험을확장한내용은양자상태의독특한성질을보여준다. < 그림 6> 의 4) 에서는수직필터에서위로통과한원자를다시수평필터에통과시키고그결과중좌측으로통과한전자를다시수직필터를적용시켰다. 해당실험의고전적해석은처음수직필터에서위로통과한결과만을이용하였기때문에아래방향의성분은사라졌고, < 그림 4> 슈테른 - 게를라흐실험장치 ( 출처 : wikipedia) < 그림 5> 슈테른 - 게를라흐실험결과 51 전자공학회지 _ 329

58 신정환, 허준 따라서마지막수직필터의결과도위로나올것으로예상되지만실제실험에서는 1/2의확률로위, 아래로검출되는결과를얻을수있었다. 처음수직필터에서의해사라졌을것으로생각되는아래방향의결과가마지막수직필터에서다시발생한것이다. 그리고이러한결과는두수직필터사이에위치한수평필터에의해발생하였다. 위에서발생한양자의특징은빛의편광특성과유사한다. 빛이편광판을통과한후의결과를관측해보면수직편광판과수평편광판을이용할경우두편광판을통과하는빛을관측할수없지만두편광판사이에대각선편광판이존재하는경우세개의편광판사이로통과하는빛을관측할수있다. 슈테른-게를라흐의실험결과로유추해보면전자, 또는양자상태에서수직성분은수평성분을가지고있으며수평성분은다시수직성분을포함하고있다고생각할수있다. 추가로입력되는양자상태는확률적으로불연속적인값으로관측되며사전에그관측결과를예측할수는없다. 양자상태에서수직성분이수평성분으로나누어지는현상, 또는수직성분이확률적으로불연속적인수평성분으로관측되는성질을중첩이라고하며이를다시말하면수직성분은두수평성분의중첩된상태라고할수있다. 수평성분에대해서도수직성분과동일하게수평성분은두수직성분의중첩된상태라고말할수있다. 결과적으로슈테른-게를라흐실험에서알수있는양자상태의특징중하나는양자상태 는불연속적인값을가지며동시에불연속적인값의중첩이가능한특징을가지고있다. 양자정보시스템은불연속적이며중첩가능한양자상태를이용한다. 양자정보시스템의최소정보단위는양자비트 (Quantum bit), 줄여서큐비트 (Qubit) 이라고하며불연속적인두가지상태값을가지고, 각상태의중첩이가능하다. 위에서살펴본슈테른-게를라흐실험의전자를예로들면, 전자의수직관측결과는위로향하는경우, 와아래로향하는경우, 의두가지관측결과를갖고있다. 또한수평자기장에의한관측결과는 또는 이며, 를수직방향으로관측했을때확률적으로 또는 를얻을수있으므로 상태는 와 가중첩된상태라고말할수있다. 따라서전자는양자정보큐비트의물리적모델로간주할수있다. 고전디지털시스템에서정보의최소단위 bit는는 0과 1이라는두개의정보를나타낼수있다. 하지만 0과 1이동시에존재하는상태를나타내지는못한다. 따라서고전 bit은양자정보로사용될수없다. 양자상태는복소수공간의벡터를이용하여수학적으로정의할수있다. 슈테른-게를라흐실험에서전자의관측결과를예로살펴보면, 상태를벡터 로, 상태는벡터 표기할수있으며각각은다음과같은벡터를의미한다. 상태를수직자기장으로측정했을경우 1/2의확률로 또는 를얻을수있다. 상태의경우에도수 < 그림 6> 다양한슈테른 - 게를라흐실험의모형. Z 는수직방향으로의불균일한자기장을나타내며 X 는수평방향으로의불균일한자기장을의미한다. < 그림 7> Bloch sphere. 단일양자상태는크기가 1 인벡터로, 반지름이 1 인구의표면에존재하는한점으로나타낼수있다. 330 _ The Magazine of the IEIE 52

59 양자정보이론과결함허용양자컴퓨팅 평자기장방향으로측정했을때동일하게 1/2의확률로 또는 를얻을수있다. 이런중첩상태를앞에서정의한벡터식을이용하여나타내면아래와같이표시할수있다. 이때, a와 b는복소수이며와은각각 와 가관측될확률을의미한다. 실험에서각상태가발견될확률은 1/2이었기때문에이경우 a와 b는로동일한값을갖는다. 전개의편의를위해 를 0 으로, 를로대체하여위내용을바탕으로일반적인양자상태를식으로나타내면다음과같다. 이때, a와 b는복소수이며와는양자상태를관측했을경우각상태가관측될확률을의미하므로를만족해야한다. 따라서, 양자상태는수식적으로크기가 1 인벡터로나타낼수있으며 < 그림 7> 와같이크기가 1 인임의의단일큐비트는반지름이 1 인구의표면에존재하는한점으로해석할수있다. 이때큐비트를표현하는반지름 1 인구를 Bloch sphere 라고한다. 슈테른-게를라흐실험에서수직방향자기장을위로통과한전자 는다시수평방향자기장에의해 또는 로변환되며전자의각상태 또는, 는 Bloch sphere의표면에있는한지점으로나타낼수있다. 이처럼연산또는시간경과에의한양자상태의변화는반지름 1 인구의표면의이동으로나타낼수있으며이러한양자상태의변화는유니터리연산으로기술할수있다. 따라서, 외부에영향을받지않는양자시스템에서양자상태의변화또는양자정보의연산은유니터리연산자로정의된다. - 양자상태측정 (Measurement) 슈테른-게를라흐실험에서불균일한자기장에들어가는전자의자기모멘텀은측정후확률에따라위, 아래 방향중하나의상태로결정된다. 빛의편광의경우대각편광을수직편광이나수평편광으로측정한후다시처음과직교한편광판을거칠경우빛이투과하지않는것을통해수직편광또는수평편광의측정에의해두편광중하나로결정되었다는것을알수있다. 이러한예와같이양자상태, 또는큐비트는측정에의해측정전의상태와측정후의상태가다를수있다. 이러한측정에의한정보의붕괴는양자정보가갖는또다른특징중의하나이다. 일반적으로양자상태는측정에의해정보가붕괴되며측정에의해붕괴된정보는원래의상태로되돌릴수없다. < 그림 8> 은양자상태의측정또는관측과정을회로로나타낸것으로그림에서곡선과화살표를포함한네모박스는측정과정, 즉측정연산자를의미한다. 수직자기장을통과한전자를관측했을경우위쪽에서관측되는경우를 0 이라하고, 아래쪽에서관측되는경우를 1 이라고하면임의의큐비트를수직자기장방향으로관측했을경우각각와의확률로 0 과 1 을얻을수있다. 일반적으로임의의양자상태에대해 와 의값을알수는없다. 와 는관측결과와의확률로관측된다는것을의미하여각상태가와의확률로존재하고있다는것을나타내지는않는다. 측정에서의확률에대해기존디지털정보와양자상태를비교하기위해 < 그림 9> 과같은실험을생각해볼수있다. 속이보이지않는상자에원과네모가있고각각은다시파란색과빨간색이동일한크기로나누어져있다고가정해보자. 이때원의면적과네모의면적은상자에서원이나네모가나올확률을의미한다. 상자에서파란색이나올경우를생각해보면원또는네모의면적과는상관없이언제나 1/2의확률로파란색을얻게된다. 빨간색의경우도원이나네모의확률과는상관없이 1/2의확률로파란색과동일함을쉽게알수있다. 동일한실험을양자상태를이용하여진행하는 < 그림 8> 측정연산자를이용한큐비트측정. 단일큐비트의측정결과 IaI 2 와 IbI 2 의확률로 0 과 1 이관측됨 < 그림 9> 양자정보와고전정보 53 전자공학회지 _ 331

60 신정환, 허준 경우를생각해보자. < 그림 9> 에서 + 와 - 는각각 와 를나타내며 0 와 1 과의관계를나타내면다음과같다. 0 과 1 을 +, - 방향으로관측했을경우 + 상태또는 - 상태가나올확률은 1/2로동일하다. < 그림 9> 에서원과네모를각각 0 과 1 상태라고하면, 전체상자는임의의양자상태로생각할수있다. 이때, 는원의크기, 는네모의크기에대응하는값이다. 임의의양자상태를 +, - 로정리하면와같고, 이는를 +, - 방향으로측정하는경우 + 상태, - 상태가각각와의확률로관측되는것을의미한다. 고전정보의경우원과네모의확률에상관없이파란색과빨간색이동일한확률로발생한것과달리양자상태의경우 와 의값에따라파란색과빨간색이나올확률이달라지는것을알수있다. 2. 결함허용양자컴퓨팅양자상태는외부환경과의상호작용으로인해쉽게그정보가변형되며, 양자정보연산과정에사용되는연산자에서도많은오류가발생한다. 현재개발된양자컴퓨터는대부분초전도체를이용하고있으며양자컴퓨터를운영하기위해절대온도 0도에가까운환경을유지하고있다. 양자컴퓨터가발전함에따라양자상태를유지하고양자정보에연산을취하는과정이보다정교해지겠지만완벽하게무결한양자컴퓨터를만들기는쉽지않다. 일반적으로양자알고리즘은완벽한양자컴퓨터를가정으로구성되어있다. 따라서양자컴퓨터에오류가있는경우양자알고리즘으로정확한값을얻을수없다. 결함허용양자컴퓨팅은양자컴퓨터에일정수준의오류가존재하다라도신뢰도있는양자시스템을구축하기위한방법을제시하며, 결함허용양자컴퓨터를구성하기위해양자오류정정부호기법을이용하고있다. 양자오류정정부호기법은양자정보시스템에서발 생하는오류로부터정보를보호하는기술이다. 양자정보는외부의영향을받기쉬우며양자연산과정도오류가발생할수있기때문에정확한연산을위해서는양자오류정정기법이필수적으로요구된다. 이미기존정보시스템에는다양한오류정정기법이존재하지만양자정보와양자정보에발생하는오류가기존정보시스템과차이를가지고있어기존오류정정기법을양자정보시스템에직접적용할수는없다. 앞에서살펴본것과같이양자정보는측정에의해원래상태가새로운상태로변화, 또는붕괴되기때문에기본적으로연산과정도중에정보를관측할수없다. 또한양자정보에서발생하는오류는연속적인값을가지고있어기존디지털시스템에서발생하는불연속오류와는특성이다르다. 마지막으로양자정보는복사가불가능하다. ㄸ라서정보의복사및정보의측정을이용하는기존오류정정부호는양자오류정정기법으로사용될수없으며양자정보의특성을고려한새로운오류정정기법이필요하다. 최초의양자오류정정부호는 1995년 Peter Shor에의해소개되었다 [3]. Shor는자신의논문에서 9개의큐비트를이용하여단일 Pauli 오류로부터 1개의정보큐비트를보호할수있는기법을제시하였다. Pauli 오류는연산과정에서발생하는오류가 Pauli 연산자로정의된오류이다. 1-큐비트시스템에대한 Pauli 연산자를행렬을이용하여나타내면다음과같다. 각 Pauli 연산자의특징을살펴보면, 연산자는양자상태 0 과 1 에대해아래와같은연산을수행한다. 이는고전비트플립연산자와유사한결과를보여준다. 연산자는위상에영향을주는연산자로그결과는다음과같다. 임의의큐비트에오류가발생하는경우는다음과같은결과를얻게된다. 연산자는연산자와연산자가연속적으로수행 332 _ The Magazine of the IEIE 54

61 양자정보이론과결함허용양자컴퓨팅 발생한단일오류의위치에따라아래의 4가지경우중하나의상태가된다. < 그림 10> 3- 큐비트비트플립부호의부호화서킷 된것과동일한연산을수행한다. Shor 부호는연산과정에서발생하는 Pauli 오류에대 해단계적인오류수정과정을거쳐연속적인오류로부터정보를보호하는과정을보여준다. 이러한특징은 Shor 부호의구조로부터쉽게접근할수있는데 Shor 부호의구조를살펴보면비트플립오류를수정할수있는 3-큐비트비트플립부호와페이즈플립오류로부터정보를복원할수있는 3-큐비트페이즈플립부호의결합으로구성되어있다. 따라서, 3-큐비트비트플립부호와 3- 큐비트페이즈플립부호를통해 Shor 부호를쉽게이해할수있다. - 3-큐비트비트플립부호 3-큐비트비트플립부호는연산과정에서발생하는단일오류로부터정보를보호할수있는양자오류정정부호이다. < 그림 10> 은 3-큐비트비트플립부호의부호화과정을보여준다. 3-큐비트비트플립부호의구조는기존오류정정부호중반복부호와유사한모양을가지고있다. 3-큐비트비트플립부호는 1개의 1-큐비트정보를 3-큐비트구성된공간으로부호화하며, 부호화과정은다음과같다. 따라서임의의 1-큐비트 는부호화 과정을통해 가된다. 3-큐비트 비트플립코드에의해부호화된코드워드는연산과정에 < 그림 11> Pauli 오류 σ X 에의해서로직교공간으로매핑되는 3- 큐비트비트플립부호의코드워드 이때, 은연산과정에서오류가발생하지않은경우를나타내며,,, 은각각 1번째, 2번째, 3번째큐비트에서오류가발생한경우를의미한다. 위에서오류에영향을받은각상태를살펴보면각각은서로직교하는벡터임을알수있다. < 그림 11> 은오류에의해서로직교하는공간으로전개된양자상태를보여준다. 서로다른오류에의해처음상태가서로직교하는상태로전개되는특성을이용하여 3-큐비트비트플립부호는 Projection 연산자를이용해오류의유무및오류가발생한위치를확인한다. 오류가발생한코드워드는오류가발생한위치에따라서로직교인부분공간 (subspace) 에존재하는벡터이다. 따라서, 전송된정보를서로직교인부분공간으로투영함으로써오류의유무및발생한위치를확인할수있다. 실제 3-큐비트비트플립부호의 Projection 연산자를살펴보면다음과같다. 이때, 각연산자는코드워드를오류가발생한위치에해당하는공간으로투영하는연산을수행한다. 3-큐비트비트플립부호의또다른복호기법은각큐비트를비교하여오류가발생한위치를확인하는것이다. 오류가없는상태에서코드워드의각큐비트는서로같은상태로구성되어있다. 코드워드의첫번째상태와두번째상태는과로서로동일한값을갖는다. 만일첫번째큐비트에오류가발생할경우첫번째상태와두번째상태는각각과로변경되고, 이때각위치의상태는서로다른값을갖게된다. 따라서, 각위치의큐비트가동일한상태인지비교함으로써오류의발생유무및위치를확인할수있다. 와는 55 전자공학회지 _ 333

62 신정환, 허준 발생한오류의위치에따라서로다른신드롬패턴을보여준다. < 그림 12> 3-큐비트페이즈플립부호의부호화서킷코드워드의각큐비트를비교하는연산자이다. 는첫번째큐비트와두번째큐비트를비교하며는두번째큐비트와세번째큐비트를비교한다. 오류가발생한위치에따라두연산자의수행결과는서로다른패턴을취하게되며, 이는고전선형오류정정부호의신드롬패턴과유사하다. 따라서두연산자에의한신드롬패턴을통해코드워드에발생한오류의유무및위치를확인할수있으며, 각신드롬에해당하는오류의역연산을적용해정보를복원하게된다. - 3-큐비트페이즈플립부호 3-큐비트페이즈플립부호는연산과정에서발생하는단일오류로부터정보를보호하는양자오류정정부호기법이다. < 그림 12> 에서보여주는것과같이 3-큐비트페이즈플립부호의구성은 3-큐비트비트플립부호와유사하다. 3-큐비트페이즈플립부호의코드워드는와로구성되는공간에존재한다. 따라서임의의 1-큐비트상태는 3-큐비트페이즈플립부호에의해로부호화된다. 상태와상태는연산자에의해서로플립되는관계를가지고있다. 3-큐비트페이즈플립부호의경우복호연산은와에의해수행되며, 두연산자는 < 그림 13> Shor 부호의부호화서킷 - Shor 부호 Shor 부호의부호화과정은 3-큐비트페이즈플립부호의부호화과정을수행한후각큐비트에대해 3-큐비트비트플립과정을적용함으로써수행된다. Shor 부호의복호과정은연산과정에서발생한비트플립오류와페이즈플립오류를개별적으로판단하고각오류를수정함으로써전체오류를수정한다. < 그림 13> 에서파란색점선으로구성된서킷은페이즈플립부호와동일한인코딩서킷으로구성되어있으며붉은색상자는비트플립부호와동일한인코딩서킷을보여준다. Shor 부호의복호에사용되는측정연산자는총 8개의연산자로구성되어있으며 8개의측정연산자는와오류의발생유무와위치에해당하는신드롬패턴을보여준다. Ⅲ. 결론 양자정보시스템은양자역학을바탕으로양자정보가갖는고유한특성을이용하여고전정보시스템이가지고있는한계를넘는새로운시스템이다. 고전시스템으로해결하기어려운많은일들이양자시스템으로는가능할것으로생각되고있으며자연계시뮬레이션등기존시스템으로불가능한다양한문제를해결할수있는방법을제시하고있다. 이러한양자시스템의가능성에주목한세계각국은현재새로운양자컴퓨터개발에박차를가하고있으며최근에는괄목할만한성과가나오기시작하고있다. 양자정보시스템은아직시작단계에있다. 물리적인구현에서이론적인내용까지아직은많은문제를해결해야한다. 특히양자정보는저장에서전송까지외부의영향으로부터매우취약하다. 따라서정확한정보처리를위해양자오류정정부호는양자시스템의필수불가결한요소이다. 본고에서는양자정보의특성을살펴보고결합허용양자컴퓨터를구성하기위한방법으로양자정보를보호하기위한양자오류정정부호를간략하게살펴보았다. 334 _ The Magazine of the IEIE 56

63 양자정보이론과결함허용양자컴퓨팅 참고문헌 [1] P.W. Shor, Proceedings 35th Annual Symposium on Foundations of computer Science, IEEE Computer Society Press, Los Alamitos, CA, 1994, p [2] Van Meter, R., &Horsman, C. (2013). A blueprint for building a quantum computer. Communications of the ACM, 56(10), [3] P. W. Shor, Scheme for reducing decoherence in quantum computer memory, Phys. Rev. A, vol. 52, no. 4, pp. R2493 R2496, Oct [4] A. R. Calderbank and P. W. Shor, Good quantum errorcorrecting codes exist, Phys. Rev. A, vol. 54, no. 2, pp , Aug [5] A. M. Steane, Error Correcting Codes in Quantum Theory, Phys. Rev. Lett., vol. 77, pp , Jul [6] A. Steane, Multiple-Particle Interference and Quantum Error Correction, Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, vol. 452, no. 1954, pp , [7] D. Gottesman, Stabilizer codes and quantum error correction, Caltech Ph.D.dissertation, Psadena,CA, [8] E. Knill and R. Laflamme, Theory of quantum error-correcting codes, Phys. Rev. A, vol. 55, no. 2, pp , Feb [9] E. Knill, R. Laflamme, and L. Viola, Theory of Quantum Error Correction for General Noise, arxiv.org, vol. quant-ph. 20-Aug [10] Kitaev, A. Y. (1997). Quantum Error Correction with Imperfect Gates. Quantum Communication, Computing, and Measurement, (Chapter 19), [11] Shor, P. W. (1996). Fault-tolerant quantum computation. Foundations of Computer Science, Proceedings., 37th Annual Symposium on, 신정환 2005 년 2 월건국대학교공학사 2007 년 2 월건국대학교공학석사 2012 년 8 월고려대학교공학박사 2013 년 10 월 ~2015 년 10 월 University of Southern California 방문교수 2012 년 8 월 ~2016 년 5 월고려대학교 BK21 사업단연구교수 2016 년 5 월 ~2017 년 9 월고려대학교스마트양자연구센터연구교수 2017 년 9 월 ~ 현재 ( 주 )KT 융합기술원책임연구원 < 관심분야 > 양자정보이론, 통신시스템 허준 1989 년 2 월서울대학교공학사 1991 년 2 월서울대학교공학석사 2002 년 8 월 University of Southern California 공학박사 2002 년 8 월 ~2003 년 2 월하이닉스반도체 ( 주 ) System IC comp 책임연구원 2003 년 3 월 ~2007 년 2 월건국대학교전자공학과조교수 2007 년 3 월 ~ 현재고려대학교전기전자전파공학부교수 < 관심분야 > 통신시스템, 오류정정부호, 양자정보이론 57 전자공학회지 _ 335

64 특집 양자알고리즘개발을위한머신러닝기법 양자알고리즘개발을위한 머신러닝기법 Ⅰ. 서론 : 양자컴퓨터와양자알고리즘 방정호고등과학원계산과학부이진형한양대학교물리학과 양자물리학을기반으로한정보처리에의속도및보안성의향상가 능성등이알려진이후, 양자정보과학에대한관심이증대되었고, 이미현재 양자정보 혹은 양자컴퓨터 등의용어가이미대중화된상태다. 양자정보과학은지난십수년간상당한성과를이루었고, 특히방법론적체계는매우잘갖추어졌다고말할수있겠다. 하지만, 실제물리계를통한구현등을위해해결해야할문제들은산재해있다. 대표적인문제로양자결맞음성 (Quantum Coherence) 을제어할수있는기술이아직까지는미흡하다. 즉, 양자시스템은환경과의상호작용을통해곧양자결맞음성을잃고, 고전통계를따르는고전시스템으로퇴화된다. 이를양자결풀림 (Quantum Decoherence) 이라고한다. 하지만, 일반적으로는완벽하게고립된물리시스템을구성하는일은불가능하며, 물리시스템을제어하기위해서는다른시스템과의상호작용이반드시필요하다. 이에, 이러한양자정보처리 / 컴퓨팅에의강점을극대화하기위해서는매우정교한양자제어기반기술의발전이필수라고할수있겠다. 하지만, 해당문제는기술력의문제라기보다는원리적문제에보다가깝기때문에해결이쉽지않다. 특히, 다양한양자원리에대한보다깊은이해를바탕으로양자상태의준비-조작-측정에의기술력제고가상호보완적으로이루어져야할것으로전망하고있다. 다행스럽게도, 양자정보 / 컴퓨팅연구가조금더목적중심의연구로진화되면서 1), 집중해야할문제역시추상적이고다소광범위한형태에서조금더구체화 1) 실제 범용양자컴퓨터 (Universal Quantum Computer) 개발 이라는다소광범위하고추상적인맥락의목표보다, 양자시뮬레이터 (Quantum Simulator) 혹은특정목적에의계산모듈및소자등의개발에다소초점을둔연구가우선적으로수행되어야한다는여론이지배적이다. 최근등장하고있는양자정보 / 컴퓨팅에의의미있는구현성공은대부분해당맥락에서의연구결과로이해할수있다. 336 _ The Magazine of the IEIE 58

65 양자알고리즘개발을위한머신러닝기법 되었다. 이같은측면에서, 최근까지양자정보 / 컴퓨팅에의이론적토대및기반기술등을확보하기위한다방면의노력이진행되었고, 국소적목적에서의양자프로토콜및시뮬레이터등의구현에대해서는긍정적인전망도가능할것으로보인다. 하지만, 아무리획기적이고유용한양자컴퓨팅관련기술이개발된다하더라도이를적용할수있는양자알고리즘 2) 이존재하지않는다면해당기술의발전은무의미하다. 이에, 새로운양자알고리즘의개발 또한양자정보 / 컴퓨팅분야의시급한현안이라고볼수있다. 안타깝게도 Shor의소인수분해 [1] 혹은 Grover의데이터검색 [2] 등의초창기양자알고리즘을비롯한몇가지를제외하고는새로개발된양자알고리즘은얼마되지않는실정이다. 이토록다양한양자알고리즘의개발이시급히요구되는시점에서해당분야의정체역시심각한문제이다. 양자알고리즘의개발이어려운이유는크게다음과같이요약할수있겠다. 1) 우선, 동작기반이론으로서의양자물리학자체가난해하고복잡하다. 즉, 알려진 ( 혹은알려지지않은 ) 양자효과를적극활용하기위해서는양자물리학에대한심도깊은이해가필요하다. 2) 다음으로, 해당연구에의접근방식이매우제한적이다. 현재까지는대부분기존의유용한양자연산 (e.g., 양자퓨리에변환등 ) 및해당연산의구조적특성을활용하고, 적용가능한문제들을탐색하여속도향상을계산해보는방식이주로대부분이다. 따라서알려지지않은연산모듈이개발된다거나그안에서의새로운물리기작이발견되는것을기대하기는매우힘든실정이다. 3) 마지막으로, 해당연구는현 2) 여기서말하는 양자알고리즘 이란, 연산수행이양자물리학적동작특성에기인함은물론, 기존계산및컴퓨팅이론에서개발된동일한목적의 ( 고전 ) 알고리즘대비성능향상을보이는알고리즘을뜻한다. 3) 새로운양자알고리즘개발 이라는현안은실제양자컴퓨터개발의동기관점에서도크게중요하다. 실제로양자컴퓨터가고전컴퓨터대비성능향상을보일것이라는일반적증명은이루어진바가없다. 단지양자소인수분해에해당하는효율적 ( 고전 ) 알고리즘의부재만이양자컴퓨터개발에의동기를부여하고있다. 이에, 최근양자컴퓨팅연구의가장큰화두역시양자컴퓨터의우수성 (Quantum Supremacy) 증명에있다. 최근이루어지고있는, 구글, IBM, 등의큐빗구현연구역시이를증명하기위한연구로이해하는것이옳다. 재 수리 / 논리적특성 에기초하고있다. 이는사실, 양자물리학의핵심에해당하는중추개념이바로 비결정론적확률 에있다는점에서매우모순적이다. 따라서, 새로운양자알고리즘개발을위한연구를위해서는보다다양한선행지식이필요하다 3). 본고에서는앞서언급한양자컴퓨팅, 특히양자알고리즘개발분야에의연구동향및현안을염두에두고, 필자가속한두연구팀 ( 한양대및고등과학원 ) 에서수행하고있는새로운형태의접근방식을소개하고자한다 [3]. 해당연구는기본적으로최근뜨거운감자인머신러닝방법론을활용하는것으로서, 기본적으로는 양자시스템자체가스스로다른양자시스템을제어하고, 더나아가원하는작업을수행하는유용한양자연산을스스로구성하도록하자 는아이디어에기초하고있다. 특히, 이를구체화된국소적양자기계 (Quantum Machine) 로모형화하였다. 이같은양자기계는해결하고자하는문제에대한선험지식없이도 머신러닝 방법론을활용하여자동으로양자시스템을제어한다. 게다가해당양자기계모듈은그자체로유용한양자시스템이자양자연산이므로, 대상시스템의제어과정에서알려진 ( 혹은알려지지않은 ) 양자효과들을있는그대로활용하며그장점이동작중에그대로반영된다. 하여, 새로운양자알고리즘개발에적극활용할수있을것으로기대하고있다. Ⅱ. 양자알고리즘개발을위한양자머신러닝 2.1. 양자머신러닝연구맥락에서의포지셔닝앞서언급한양자알고리즘개발을위한양자기계를소개함에앞서, 해당연구가양자정보 / 컴퓨팅연구진행에어떤위치를차지하고있는지큰그림을이해하는것이좋겠다. 이를위해, 최근활발히진행되고있는 양자머신러닝 (Quantum Machine Learning) 연구의진행과관련하여해당연구가어떤맥락상에있는지이해하는일이우선필요하다. 바로직전언급한바와같이, 해당연구는양자머신러닝연구의한맥락상에있다. 초창기양자머신러닝연구는 59 전자공학회지 _ 337

66 방정호, 이진형 주로양자성을이용한학습에의속도향상을일반적으로증명하는데집중되었다. 특히, 일반적인학습에의평가지표를정의하고다양한학습모델에적용하는계산학습이론 (Computational Learning Theory) 측면에서의연구가많이시도되었다. 하지만, 기존의 ( 고전 ) 머신러닝과동일성능혹은계산과학적으로큰의미가없는아주약간의속도향상정도만이확인되었다 [4]. 이같은결과들은안타깝게도양자머신러닝에연구에새로운모멘텀을부여할만큼어필하지못했다. 이후양자머신러닝연구는다소다른맥락으로진행되게된다. 앞서설명한계산학습이론맥락에서의양자속도향상증명에대한노력이큰성공으로이어지지못하는동안, 머신러닝 + 기반이론으로서의양자이론 과같은확장 / 융합시도는다소새로운방향성을찾게된다. 특히, 머신러닝에대한학문적 / 대중적관심이폭발적으로증가하게됨에따라, 머신러닝과양자물리학의융합시도역시다른맥락으로발전하였다. 즉, 머신러닝의기반이론자체를양자물리학으로확대하려는광범위하고일반적인방식에서, 머신러닝의방법론을적극활용하여양자정보처리에의기술적문제점을해결하고또그안에서새로운형태의물리기작을발견하는연구형태로진화되었다. 양자알고리즘개발에머신러닝방법론을적용하고자하는본연구역시해당맥락에서진행되었다고할수있겠다. 특히, 본연구는알고리즘개발이라는실용적측면에서의머신러닝의유용성, 그리고학습대상으로서의양자시스템이갖는양자성이학습과정에서충분히활용될수있다는사실등을증명하고자하였다는점에서양자정보 / 컴퓨팅연구의전체맥락에서그의의를찾을수있겠다 양자알고리즘개발을위한양자학습기계양자머신러닝은구조적으로는양자정보처리에머신러닝과정을결합한형태일것이다. 이에, 양자머신러닝의핵심요소를살펴보기전에, 우선기초적인양자정보처리과정에대해살펴볼필요가있다. 양자정보처리는기본적으로 준비요소 (Preparation)-연산요소(Operation)-측정요소 (Measurement) 의세요소들로이루어진다. 준비요소는선택된양자물리계가원하는초기상태에있도록 준비하는것을의미한다. 이과정에서준비된초기양자상태는임의의양자중첩혹은수행하는작업목적에따라양자얽힘상태등이될수있다. 초기상태준비가끝난양자시스템은양자연산을위한연산장치로전송된다. 이때, 양자물리계는양자전송등이가능한양자채널을통해전달한다. 양자연산은전달된양자시스템이원하는양자상태에있도록조정한다. 여기에서양자연산은일반적으로양자상태의유니타리 (Unitary) 변환을의미하며, 기본연산자 ( 혹은양자게이트 ) 등으로구성가능하다. 양자연산을거친출력은양자측정을수행함으로써그처리결과를얻는다. 이를위한측정요소는측정방식을비롯해측정연산자, 측정기저등의구체적인정보를포함한다. 앞서기술한내용들을요약하자면, 양자정보처리를구현하고자하는수행자는원하는목적의양자정보처리를위해서원하는상태로양자시스템을가공하고, 양자연산을구성하여적용한후, 최종적으로측정하는세단계과정을모두수행해야한다. 이에, 준비-연산-측정 의세과정 ( 혹은요소 ) 은머신러닝의실행요소에속하고이들과정의조작변수및그값들은머신러닝의지식베이스에속한다. 여기에서, 우리는양자학습을위해서 양자학습요소 (Quantum Learning) 를추가한다 (< 그림 1> 참조 ). 양자학습요소는측정후목적하는결과를얻을때까지다른장치들, 특히연산요소를갱신한다. 따라서, 본연구에서구성하고자하는 ( 양자 ) 머신러닝과정은다음과같다. (1) 수행자 ( 혹은주위환경 ) 은양자기계가처리하길바라는작업에관해학습조건및정보를제공한다. (2) 학습조건및정보에따라, 준비요소는적합한초기상태를준비한다. 준비된초기상태는연산요소를거쳐측정요소에의해측정된다. 여기까지의과정은기본적인양자정보처리과정과같다. (3) 양자측정이후그결과는바로 < 그림 1> 양자알고리즘개발을위한머신러닝양자기계개념도 338 _ The Magazine of the IEIE 60

67 양자알고리즘개발을위한머신러닝기법 양자학습요소로전송되고 ( 양자 ) 머신러닝이이루어진다. 이과정에서양자학습요소는연산요소를개선한다. 작업에따라서는준비요소와측정요소의정보를측정결과에따라수정함으로써, 초기양자상태를결정할수도있고측정방식혹은측정기저등을결정할수도있다. 이러한모형에서학습은전과정에서발생할수있는모든양자효과를활용할수있다. 특히, 다음과같은중요한양자효과를포함한다 : 양자병렬성을이용한양자계산의속도향상, 양자측정과정에의비결정론적특성, 양자전송및양자통신의비국소적양자상호작용특성등이바로그것이다. 이렇게확장된 ( 양자 ) 머신러닝을구체화한양자기계를양자정보처리를위한새로운양자제어방법으로활용함과동시에새로운양자알고리즘개발을위한유용한툴로서이용하려한다 양자연산의조작변수및물리계구현일반적으로양자연산은수학적으로 SU(d) 유니타리연산으로표현할수있으며, 구체적으로다음과같이쓸수있다 [5]. 이때, 는 SU(d ) 그룹생성자 (generator) 들을각성분으로하는연산자벡터이고, d 는힐버트공간의차원이다. 양자연산요소의조작변수들은와같이 d 2-1개의변수들을성분 4) 으로갖는실수벡터로서표현할수있으며, 이는종종 결맞음벡터 (Coherence Vector) 라고도부른다. 앞서언급한형태의수학적변수들의구성은실제구현물리계의조작변수로대응시킬수있다. 쉬운이해를위해, 양자광학계를생각해보자. 이때, 구체적인예로 4차원 Hilbert 공간위에서양자연산을살펴보자. < 그림 2> 는빗살가르개 (Beam Splitter), 위상변환기 (Phase Shifter) 를이용한다중채널일차광학회로로서 4차원양자연산을구성한예이다. 여기에서, BS와 PS는각각빗살가르개와위상변환기를뜻한다. 그리고 0, 1, 2, 3은광자의 < 그림 2> 다중채널광학회로를통한임의의유니타리연산구현 공간모드를의미하며 4차원 Hilbert 공간의기본기저이다. BS 6개의각반사도와 PS 10개의각위상이총 16개의조작변수에해당한다. 이때, 조작변수가 d 2-1 = 15 보다한개많은이유는이 SU(d) 가아닌 U(d) 의연산으로 global 위상을포함하고있기때문이다. 5) Ⅲ. 양자알고리즘학습테스트 : Deutsch-Jozsa 문제적용 양자알고리즘의핵심모듈개발이라는목적을염두에두고, < 그림 3> 과같은일반적구조의양자학습기계를구성하였다. 여기에서가장중요한부분은조작요소에해당하는양자 ( 유니타리 ) 연산을다음과같이세부분으로나누었다는점이다. 위와같이세부분으로나누어진서브-조작요소들은각각의조작변수들로구성되어있다. 하지만, 여기서두번째연산은 ( 고전 ) 문제정보에직접접근할수있는, 이른바 오라클 연산을담당한다. 실제오라클은적절한형태로형식화된질의입력에대해해당하는출력을그답으로서제시한다. 이때, 오라클연산은작업의목적혹은문제자체에대한 ( 고전 ) 정보로의접근이가능하다. 따라서, 오라클의질의-응답프로세스를얼마나많이활용하는지역시계산과학적으로는알고리즘의속도 / 효율성을가늠하기위한중요한평가요소이다 6). 이같은구조는실제로 ( 적어도현재까지개발된 ) 기존의양자알고리즘들에모두적용가능한가장일반적인형태이다. 본연구에서디자인한양자학습기계가실제동작하는지, 또얼마나효율적인지등을분석하기위해 4) 여기에서 d 는힐버트공간의차원을의미하고, d 2-1 은 Bloch 벡터차원을의미한다. 즉, 단일큐빗의경우 d = 2 이고, Bloch 벡터차원은 = 3 으로 3 개의그룹생성자와 3 개의 coherent 벡터성분을갖는다. 5) 해당예제는연산요소의결맞음벡터와실제조작변수들의대응에관한이해를돕기위해사용되었다. 실제구현을염두에둘경우이같은방식은크게선호되지않는다. 6) 종종질의복잡도 (Query Complexity) 라고한다. 61 전자공학회지 _ 339

68 방정호, 이진형 < 그림 3> 양자알고리즘학습을위한양자학습기계의개념도 Deutsch-Jozsa (DJ) 문제 ( 혹은, 보다일반적인용어로, n-비트오라클결정문제 ) 를다루었다. DJ 문제란주어진이진 (binary) 함수 xi : {0,1} n {0,1} 가 상수함수 (constant) ( 즉, 모든입력값에대해 0 또는 1 의오직하나의출력값으로정의됨 ) 인지혹은 균형함수 (balanced) ( 즉, 절반의입력값에대해 0 그리고나머지절반의입력값에대해 1 의출력값으로정의됨 ) 인지판별하는문제이다 [6]. 이같은문제는잡음신호의판별및오류보정등에서실제로중요한문제로알려져있다. 일반적으로는주어진함수를판별하기위해총 2 n-1 에해당하는입출력평가 ( 즉, 오라클질의 ) 가필요하다. 하지만, 양자효과를적극활용할경우해당문제는단 1번의입출력평가로주어진함수를판별가능하다 7). 앞서기술한 DJ 문제에양자학습기계를적용해본결과, DJ 문제를단1번의오라클질의로해결가능한양자알고리즘을항상학습할수있었다 8). 특히, 해당연구에서는학습프로세스가특정시간 N 안에마무리될학습확률 (Learning Probability) 을정의하고이론계산및전산모사 (Computer simulation) 를통해분석하였다. 그결과, 모든학습이유한시간안에마무리될수있음을증명하였다 (< 그림 4-좌 > 참조 ). 해당연구에서가장중요한결과는, 제안된학습시뮬레이터가큰학습속도의향상을 7) 해당양자알고리즘은 Deutsch-Jozsa 알고리즘으로알려져있다 [6]. 8) 본연구에서는군집최적화방법론들중하나인 " 격차진화 (Differential Evolution)" 알고리즘을사용하였다. 학습된알고리즘은모두오리지널 DJ 알고리즘과동일한성능을보였으나, 그형태가완전히같지는않았다. < 그림 4> ( 좌 ) 특정시간 N 시점에학습이종료될확률 / ( 우 ) 조작변수 ( 문제사이즈 ) 대비평균학습시간의증가그래프. 보통일반적인경우, 문제사이즈 (D) 에따른학습시간은지수함수적으로증가하지만, 해당연구에서는제곱근 (Squre Root) 증가에해당하는결과를얻었다. 이같은비약적학습속도의향상은학습대상이찾은양자알고리즘의속도향상과동일하다. 보였다는점이다 [3]. 즉, 일반적인경우, 주어진조작파라미터의수대비학습시간은지수함수적으로증가하는반면, 해당작업의경우대략제곱근 (Squre Root) 정도의증가를보인다 (< 그림 4-우 > 참조 ). 이같은비약적학습속도향상은발견된양자알고리즘의학습속도향상에기인한다이는본연구에서제안된형태의양자학습기계의학습대상, 즉양자연산요소가다양한양자효과를 ( 스스로 ) 다룰수있기때문에가능하다고볼수있겠다. 해당결과는, 새로운양자알고리즘의개발이라는응용측면과더불어, 양자연산요소의양자성이주는장점을다시한번확인할수있다는점에서중요하다. Ⅳ. 결론및전망 최근속속등장하고있는양자정보 / 컴퓨팅연구에의성공들, 특히가시적으로보여지는결과물들을보자면, 국내연구역시다소격양된분위기에휩싸이기쉽다고판단된다. 이같은시점에서연구자들은양자 / 컴퓨팅분야의뿌리깊이이어져오는근본적인문제점을바로인식할필요가있어보인다. 특히, 양자컴퓨터가왜필요한가? 혹은 양자컴퓨터가진정으로기존컴퓨팅의우위에존재하는가? 등에대한근원적질문을항상염두에두고있을필요가있다. 앞서기술한연구의기본동기는이같은질문에서시작되었다고볼수있다. 물론, 그방법론이나접근등은최신연구동향, 이를테면, 양자머신러닝등, 과맞닿아있다. 340 _ The Magazine of the IEIE 62

69 양자알고리즘개발을위한머신러닝기법 이에본고에서는양자정보 / 컴퓨팅과학의지속적인발전을위해, 고전-양자의통합기계로서의양자학습연구에관하여기술하였다. 양자학습기계는양자자동제어를통한양자학습을수행하고, 주어진목적에최적화된조작변수, 즉실험장치를있는그대로제공할수있게끔디자인되었다. 특히, 최근다소정체되어있는양자알고리즘개발을위한연구와관련, 유용한양자연산모듈및수반되는양자효과등을스스로탐색가능한지여부등이조사되었다. 소개한연구에서는특정문제 (DJ 문제 ) 에대해일반적으로디자인된양자학습기계를적용하였고, 기존의 DJ 알고리즘과동등한성능의알고리즘을항상학습할수있었다. 특히, 학습에의비약적학습속도향상을보였는데, 주목할점은이같은학습속도의향상이학습대상의연산요소가찾은양자알고리즘의속도향상에해당한다는사실이다. 해당연구는보다일반적인구조화를통해보다발전할수있을것으로보인다. 특히, 제안된양자학습기계는그자체로원하는목적을수행하는양자연산으로서, 학습을마친이후이를분석하여원하는목적을보다효과적으로수행하는새로운양자알고리즘을개발을위한연산모듈을구조화할수있게끔할것으로기대된다. 즉, 원하는목적수행에어떠한양자효과가필요한지, 심지어는이와같은양자효과를포함하는연산은어떤형태로구성되어야하는지등에대한수고를줄일수있을것으로기대한다. 이에양자학습기계는다양한목적의양자알고리즘개발에활용될수있을것이다. 참고문헌 [1] Shor, P. W., SIAM J. Comput., 26, 1484 (1997). [2] Grover, L. K., Phys. Rev. Lett. 79, 325 (1997). [3] Bang, J., Ryu, J., Yoo, S., Pawłowski, M., and Lee, J., New J. Phys. 16, (2014). [4] Kerenidis, I., and Prakash, arxiv preprint arxiv: (2016). [5] Hioe, F. T., and Eberly, J. H. Phys. Rev. Lett. 47, 838 (1981). [6] Deutsch, D., and Jozsa, R., Proc. R. Soc. London A 439, 553 (1992). 방정호 2006 년 2 월한양대학교물리학학사 2010 년 8 월한양대학교물리학박사 ( 석 / 박사통합 ) 2010 년 10 월 ~2015 년 2 월서울대학교거시계양자제어연구단 2015 년 4 월 ~2016 년 2 월광주과기원광양자정보처리센터 2016 년 3 월 ~2017 년 4 월한양대 / 고려대스마트양자통신센터 2017 년 5 월 ~ 현재고등과학원 < 관심분야 > 양자머신러닝 (Quantum Machine Leanring) 이진형 2000 년서강대물리학과박사 1994 년서강대물리학과석사 1992 년서강대물리학과학사 2003 년 ~ 현재한양대학교물리학과조교수, 부교수, 정교수 2001 년 ~2003 년영국북아일랜드 Queen s University of Belfast, 연구원 2001 년 ~2002 년서울시립대양자정보처리연구단, 책임연구원 2000 년 ~2001 년서강대학교 Brain Korea 21 박사후연구원 < 관심분야 > quantum foundation, generalization of Bell theorem (quantum nonlocality), quantum machine learning, quantum metrology 63 전자공학회지 _ 341

70 The Institute of Electronics and Information Engineers 전자공학회논문지제 55 권 4 호발행 논문지논문목차 통신분야 [ 통신 ] 실외환경에서 RSRP 데이터를이용한룩업테이블기반의삼각측위기법박상원, 곽영수, 이충용 다중경로채널환경에서시간동기오차에따른 FBMC 시스템분석서봉성, 심동규, 유정호, 한철희, 박휘성, 박민호, 이충용 홀로그래픽데이터저장장치에서변조부호된패리티를이용한 LDPC 부호의성능정성권, 이재진 비트패턴드미디어기록장치에서반복 2 차원 SOVA 를이용한 LDPC 곱부호정성권, 이재진 [ 마이크로파및전파 ] 투명전극소재및구성에따른고주파용투명마이크로스트립전송선로특성연구이훈희, 정창원 [RF 직접회로기술 ] 압축센싱수신기용광대역전단부집적화설계남효현, 박준식, 송규하, 박정동 반도체분야 [ 유비쿼터스시스템 ] U-NMS 의유스케이스설계함담보이우루노브, 신수영, 남궁정일, 박수현 컴퓨터분야 [ 영상신호처리 ] 미분영상센싱을활용한 HEVC CU 깊이조기결정방법박영현, 전병우 신호처리분야 342 _ The Magazine of the IEIE 64

71 논문지논문목차 멀티스케일및심층특징추출기반의가로수종및상태인식손창환 [ 음향및신호처리 ] 초분해능지연시간추정을위한점근적최소분산기반의희박신호알고리즘박형래 [ 의용전자및생체공학 ] 3.0T MRI DWI EPI 시퀀스에서의 Gadoteridol 반응분석정현근, 남기창, 김호철 시스템및제어분야 [ 전력전자 ] 저궤도위성용태양전력조절기의순차스위칭션트레귤레이터와최대전력추종컨버터의충전특성에관한연구이재학, 길용만, 안태영 과도상태전류감지기법을이용한단일션트저항의소음개선최호식, 권우현 [ 국방정보및제어 ] 비행체폭파로인한다중파편분산및지상낙하영역추정알고리듬연구이덕진, 백정부, 최원규, 노태수, 송상복, 고래영, 조기성 [ 신호처리및시스템 ] VCO 잡음분석에의한 LDO 회로설계에대한연구안태원, 김성진, 이동수, 이강윤 산업전자분야 고성능검색을지원하는다중바이트기반스트리밍 XML 하드웨어파서이규희 영유아안전사고방지를위한무선생체신호측정시스템설계이원석, 정경권 [ 통신및초고주파 ] 정보통신기기의적합한임펄스내전압선정을위한접지전극의과도전위상승산정기법안창환 [ 컴퓨터응용 ] 임베디드컴퓨팅플랫폼을사용한스마트팜의기본기능설계이시현 65 전자공학회지 _ 343

72 The Magazine of the IEIE 국내외학술행사안내 국 내외에서개최되는각종학술대회 / 전시회를소개합니다. 게재를희망하시는분은간략한학술대회정보를이메일로보내주시면게재하겠습니다. 연락처 : edit@theieie.org 2018 년 5 월 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE International Symposium on Hardware Oriented Security and Trust (HOST) Ritz-Carlton, Tysons Corner, McLean, VA, USA IEEE International Symposium on Technologies for Homeland Security (HST) DoubleTree, Arlington, VA, USA th IEEE/ACM International Symposium on Cluster, Cloud and Grid Computing (CCGRID) TBD, Washington, DC, USA hpcl.seas.gwu.edu/ccgrid2018/ th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference (MELECON) Marrakech, Morocco th International Conference on Information and Communication Technology (ICoICT) Telkom University, Bandung, Indonesia IEEE International Conference on Computational Photography (ICCP) McConomy Auditorium, Pittsburgh, PA, USA iccp2018.ece.cmu.edu IEEE Rural Electric Power Conference (REPC) The Peabody Memphis, TN, USA CCampbell@wcec.org IEEE-IAS/PCA Cement Industry Conference (IAS/PCA) Gaylord Opryland Resort & Convention Center, Nashville, TN, USA th International Symposium on Modeling and Optimization in Mobile, Ad Hoc, and Wireless Networks (WiOpt) Xuhui campus of Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China International Conference on Radiation Effects of Electronic Devices (ICREED) Harbin, China liuch32@163.com International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT) Chengdu, China th International Symposium on Next Generation Electronics (ISNE) Taipei, Taiwan isne2018.ntut.edu.tw/ IEEE Vision, Innovation and Challenges Summit & Honors Ceremony (VICS) Palace Hotel, San Francisco, CA, USA nd International Conference on Trends in Electronics and Informatics (ICOEI) Tirunelveli, Tamilnadu, India icoei2018.com/index.htm Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos (SBSE) Niterói, Brazil sbse2018.sites.uff.br/ th International Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP) Cankarjev dom Congress Centre, Ljubljana, Slovenia IEEE Canadian Conference on Electrical & Computer Engineering (CCECE) Quebec City Convention Centre, QC, Canada IEEE 30th International Symposium on Power Semiconductor Devices and IC's (ISPSD) Palmer House Hilton, Chicago, IL, USA IEEE International Memory Workshop (IMW) Westin Miyako Kyoto, Japan _ The Magazine of the IEIE 66

73 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE Symposium on Product Compliance Engineering (ISPCE) DoubleTree by Hilton San Jose, CA, USA 2018.psessymposium.org IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC) TX, USA imtc.ieee-ims.org IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC) TBD, China IEEE Industrial Cyber-Physical Systems (ICPS) ITMO University, Petersburg, Russia nd International Microwave and Radar Conference (MIKON) Poznan Congress Center, Poznan, Poland mrw2018.org/mikon2018/ International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM) Moscow Polytechnic University, Moscow, Russia icie-rus.org/index-ieam.html th IEEE International Conference on Automatic Face & Gesture Recognition (FG 2018) Grand Dynasty Culture Hotel, China st Workshop on Wide Bandgap Power Devices and Applications in Asia (WiPDA Asia) Xi'an Zhang Ba Hotel, Xi'an, China rd IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT) Sri Venkateshwara College of Engineering, Bangalore, India International Power Electronics Conference (IPEC-Niigata 2018 ECCE Asia) TOKI MESSE Niigata Convention Center, Niigata, Japan IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops) Sheraton Kansas City Hotel at Crown Center, MO, USA icc2018.ieee-icc.org/ IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS) JW Marriott Parq Vancouver, BC, Canada IEEE International Conference on Energy Internet (ICEI) TBD, China IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) Brisbane Convention and Exhibition Centre, Australia icra2018.org st International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO) Grand Hotel Adriatic Congress Centre, Opatija, Croatia IEEE Women in Engineering International Leadership Conference (WIE ILC) San Jose Convention Center, CA, USA IEEE International Frequency Control Symposium (IFCS) Resort at Squaw Creek, CA, USA ifcs2018.org IEEE Innovative Smart Grid Technologies - Asia (ISGT Asia) Singapore kwankh@tp.edu.sg IEEE 7th Data Driven Control and Learning Systems Conference (DDCLS) Enshi Hualongcheng Hotel, Enshi, China ddclo.bjtu.edu.cn/2018ddcls/ IEEE/ACM 40th International Conference on Software Engineering (ICSE) Gothia Towers Congres Center, Gothenburg, Sweden IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) Florence Congress Centre, Florence, Italy IEEE ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM Joint Conference (IFAAP) International Conference Center Hiroshima, Hiroshima, Japan OCEANS - MTS/IEEE Kobe Techno-Ocean (OTO) Kobe Convention Center, Japan oceans18mtsieeekobe.org nd URSI Atlantic Radio Science Meeting (AT-RASC) ExpoMeloneras Convention Center, Gran Canaria, Spain th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems (ICINS) Concern CSRI Elektropribor, Saint Petersburg, Russia Moratuwa Engineering Research Conference (MERCon) TBD, Sri Lanka mercon.mrt.ac.lk/index.html 67 전자공학회지 _ 345

74 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 th IEEE Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (ITherm) Sheraton San Diego Hotel & Marina, CA, USA IEEE Conference on Communications and Network Security (CNS) TBD, Beijing, China cns2018.ieee-cns.org/ th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA) Chutian Guangdong International Hote, Wuhan, China 년 6 월 ACM/IEEE 45th Annual International Symposium on Computer Architecture (ISCA) Intercontinental Hotel, CA, USA tpink@usc.edu nd International Conference on Power, Energy and Environment: Towards Smart Technology (ICEPE) National Institute of Technology Meghalaya, Shillong, India icepe2018.nitmeghalaya.in/index.html IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC) Marriott, Santa Clara, CA, USA IEEE 87th Vehicular Technology Conference (VTC Spring) Porto Palacio Congress Hotel & Spa, Portugal IEEE International Energy Conference (ENERGYCON) St. Raphael Resort, Limassol, Cyprus IEEE Wireless Power Transfer Conference (WPTC) TBD, Montreal, QC, Canada wptc.mtt.org IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC) Jackson Lake Lodge, Moran, WY, USA Global Internet of Things Summit (GIoTS) th Eurographics Conference on Visualization (EuroVis) Euskalduna Jauregia, Santander, Spain Hotel International Brno, Czech Republic eurovis.org/ IEEE International Conference on Healthcare Informatics (ICHI) New York Marriott East Side, NY, USA few2001@med.cornell.edu International Conference Laser Optics (ICLO) Holiday Inn Moskovskye Vorota, Petersburg, Russia SIAM Conference on Imaging Science (IS) University of Bologna, Bologna, Italy Petroleum and Chemical Industry Conference Europe (PCIC Europe) Hilton Old Town, Antwerpen, Belgium IEEE Biennial Congress of Argentina (ARGENCON) Facultad Regional Tucumán - Universidad Tecnológica Nacional, San Miguel de Tucumán, Argentina Chinese Control And Decision Conference (CCDC) TBD, Shenyang, China th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO) Hotel Budva, Montenegro embeddedcomputing.me/en/ mediterranean-conference-on-embeddedcomputing IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium (RFIC) Philadelphia Convention Center, PA, USA rfic-ieee.org/ IEEE 45th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) Hilton Waikoloa Village, HI, USA IEEE Statistical Signal Processing Workshop (SSP) IEEE/MTT-S International Microwave Symposium - IMS 2018 Historisches Kaufhaus, Freiburg im Breisgau, Germany Pennsylvania Convention Center, Philadelphia, PA, USA elsie.vega@ieee.org th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing (INCOM) University of Bergamo, Bergano, Italy IEEE-NPSS Real Time Conference (RT) Williamsburg Woodlands Hotel and Suites, VA, USA lockwood@jlab.org 346 _ The Magazine of the IEIE 68

75 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 Power Systems Computation Conference (PSCC) UCD O'Brien Centre for Science, Dublin, Ireland IEEE IoT Vertical and Topical Summit - Anchorage Hilton Hotel, Anchorage, AK, USA iot.ieee.org/conferences-events/summits/ anchorage IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2018 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe) University of Palermo, Via delle Scienze, Palermo, Italy eeeic.net International Conference on Smart Electric Drives and Power System (ICSEDPS) G.H. Raisoni College of Engineering Digdoh Hills, Nagpur, Maharashtra, India 엔 IEEE 27th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE) TBD, Cairns, Australia th European Control Conference (ECC) Amathus Beach Hotel, Limassol, Cyprus International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS) Dallas Marriott City Center, TX, USA th Iberian Conference on Information Systems and Technologies (CISTI) Instituto de Lenguas Modernas (ILM) at the University of Extremadura, Spain IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC) Long Beach Convention Center, CA, USA itec-conf.com/ Second International Conference on Intelligent Computing and Control Systems (ICICCS) Vaigai College Engineering, Madurai, India iccs2018.com/index.html st International Conference on Advanced Research in Engineering Sciences (ARES) Carlton Hotel, Dubai, United Arab Emirates sites.ieee.org/ares-2018/ IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT) Vail Cascade, CO, USA elza@nyu.edu IEEE International Conference on Engineering, Technology and Innovation (ICE/ITMC) Hospitalhof Stuttgart Evangelisches Bildungszentrum, Stuttgart, Germany IEEE Electrical Insulation Conference (EIC) TBD, San Antonio, TX, USA ieeedeis.org/eic IEEE IAS Pulp, Paper and Forest Industries Conference (PPFIC) Paper Valley Inn, Appleton, WI, USA pulppaper.org/default.aspx IEEE 31st International Symposium on Computer-Based Medical Systems (CBMS) Karlstad University Business School, Karlstad, Sweden cbms2018.hotell.kau.se IEEE Third International Conference on Data Science in Cyberspace (DSC) Guangzhou, China IEEE Symposium on VLSI Circuits Hilton Hawaiian Village, Honolulu, HI, USA IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) Salt Palace Convention Center, UT, USA csaliba@computer.org European Conference on Networks and Communications (EuCNC) Culture and Congress Centre, Ljubljana, Slovenia th Annual Conference on System of Systems Engineering (SoSE) Sorbonne Universités, Paris, France sosengineering.org/2018/ International Conference on Engineering & MIS (ICEMIS) Altınbaş University, Istanbul, Turkey iares.net/conference/icemis International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM) Museo Arsenale Amalfi, Amalfi, Italy th International Radar Symposium (IRS) irs2018.dgon-irs.org irs@tuhh.de XIII Technologies Applied to Electronics Teaching Conference (TAEE) Escuela Superior de Ingeniería y Tecnología, La Laguna, Spain International Conference on Advances in Computing and Communication Engineering (ICACCE) ECE Paris School of Engineering, Paris, France 69 전자공학회지 _ 347

76 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS) Grove Hotel, Boise, ID, USA th IEEE International New Circuits and Systems Conference (NEWCAS) La Plaza - centre de congrès, QC, Canada newcas2018.org/ th Device Research Conference (DRC) IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS) University of California at Santa Barbara, CA, USA Sheraton Denver Downtown Hotel, CO, USA th ACM/EDAC/IEEE Design Automation Conference (DAC) Moscone Center, CA, USA Joint 7th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV) and nd International Conference on Imaging, Vision & Pattern Recognition (icivpr) Kitakyushu International Conference Center, Japan cennser.org/iciev th Annual IEEE/IFIP International Conference on Dependable Systems and Networks (DSN) Alvisse Parc Hotel, Luxembourg th IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG) Hilton Charlotte University Place, NC, USA IEEE 19th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC) Elite Hotel Kalamata, Greece spawc2018.org IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV) TBD, Changshu, Suzhou, China rd International Conference on Smart and Sustainable Technologies (SpliTech) University of Split, FESB, Croatia splitech2018.fesb.unist.hr Annual American Control Conference (ACC) Hilton Milwaukee City Center, Milwaukee, WI, USA acc2018.a2c2.org/ IEEE PES/IAS PowerAfrica TBD, South Africa ieee-powerafrica.org/ IEEE Technology and Engineering Management Conference (TEMSCON) Hilton Orrington, IL, USA temscon.org Eighth International Conference on Information Science and Technology (ICIST) Spain conference.cs.cityu.edu.hk/icist/ 2018 년 7 월 IEEE 2nd International Conference on Dielectrics (ICD) Hungary rd Opto-Electronics and Communications Conference (OECC) ICC JEJU, Jeju-do, Korea(South) th International Conference on Modelling, Identification and Control (ICMIC) Guizhou University, Guiyang, China icmic.gzu.edu.cn/ IEEE 38th International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS) Technische Universit?t Wien (TU Wien), Vienna, Austria icdcs2018.ocg.at/ Tenth International Conference on Ubiquitous and Future Networks (ICUFN) Prague, Czech Republic icufn.org/ th International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices (AM-FPD) Ryukoku University Avanti Kyoto Hall, Kyoto, Japan st International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP) Divani Hotel Caravel, Athens, Greece tsp.vutbr.cz/ Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO) Belarusian State Academy of Telecommunications, Minsk, Belarus media-publisher.ru/en/about-sinkhroinfo -2018/ International CET Conference on Control, Communication, and Computing (IC4) College of Engineering Trivandrum, erala Trivandrum, India ic4.cet.ac.in International Conference on Information Systems and Computer Aided Education (ICISCAE) Jilin Finance Building Hotel, Changchun, China IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting The Westin Boston Waterfront, MA, USA 2018apsursi.org 348 _ The Magazine of the IEIE 70

77 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE World Congress on Computational Intelligence (WCCI) Windsor Barra Convention Centre, Rio de Janeiro, Brazil ieee-cis.blogspot.com/2017/01/call-forpapers-ieee-world-congress-on.html IEEE 5G World Forum (5GWF) CA, USA ieee-wf-5g.org/ IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM) The University of Auckland, Auckland, New Zealand aim2018.org/ st Maritime Safety International Conference (MASTIC) Aston Kuta Hotel & Residence, Indonesia mastic.its.ac.id/ IEEE 18th International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT) Indian Institute of Technology Bombay, India International Conference of Electrical and Electronic Technologies for Automotive Politecnico di Milano - Bovisa Campus, Milan, Italy convegni.aeit.it/automotive/ International Conference on Information Fusion (FUSION) Department of Engineering, University of Cambridge, United Kingdom th International Conference on Computing, Communication and Networking Technologies (ICCCNT) CV Raman Rd, Karnataka, India Computing Conference United Kingdom saiconference.com/computing th International Joint Conference on Computer Science and Software Engineering (JCSSE) Faculty of ICT, Mahidol University, Nakhonpathom, Thailand jcsse2018.ict.mahidol.ac.th/ International Conference on Emerging Trends and Innovations In Engineering And Technological Research (ICETIETR) TocH Institute of Science and Technology, Ernakulam, India International Conference on Magnetism (ICM) San Francisco Marriott Marquis, CA, USA IEEE Nuclear & Space Radiation Effects Conference (NSREC 2018) Hilton Waikoloa Village, Waikoloa, HI, USA International Conference on Signal Processing and Communications (SPCOM) National Science Seminar Complex (J.N. Tata Auditorium), Bangalore, India ece.iisc.ernet.in/~spcom/2018/ International Conference on Audio, Language and Image Processing (ICALIP) Four Points By Sheraton Shanghai Daning, Shanghai, China IEEE International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits (IPFA) Marina Bay Sands Convention Centre, Singapore th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) Hilton Hawaiian Village Waikiki Beach Resort, HI, USA embc.embs.org/2018/ th International Conference on Electrical Engineering/ Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON) WIANG INN, Chiang Rai, Thailand th International Symposium on Communication Systems, Networks and Digital Signal Processing (CSNDSP) Danubius Hotel Margitsziget, Hungary IEEE Seventh International Conference on Communications and Electronics (ICCE) Saigon Morin Hotel, Hue City, Vietnam icce-2018.org International Conference on Advanced Research in Power Electronics and Energy Engineering (ICARPEEE) Chalapathi Institute of Engineering and Technology, Guntur, India chalapathiengg.com/icarpeee2018/index. php th International Conference on Service Systems and Service Management (ICSSSM) Hangzhou, China IGARSS IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium Feria Valencia Convention & Exhibition Centre, Valencia, Spain IEEE 18th International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO) TBD, Cork, Ireland IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME) Hyatt Regency La Jolla at Aventine, San Diego, CA, USA NAECON IEEE National Aerospace and Electronics Conference Holiday Inn Conference Center, Fairborn, OH, USA 71 전자공학회지 _ 349

78 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE International Conference on Multimedia & Expo Workshops (ICMEW) Hyatt Regency La Jolla, San Diego, CA, USA st International Conference on Smart Cities and Communities (SCCIC) Universit? Ouaga 1 Pr Joseph Ki-Zerbo, Ouagadougou, Burkina Faso th Chinese Control Conference (CCC) Wuhan, China ccc2018.cug.edu.cn/english/home.htm th International Conference on Computer Communication and Networks (ICCCN) Hangzhou Sunny Sunday Resort, ZJ, China icccn.org/icccn IEEE Symposium on Electromagnetic Compatibility, Signal Integrity and Power Integrity (EMC, SI & PI) Long Beach Convention and Entertainment Center, CA, USA 년 8 월 Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS-Toyama) Toyama City, Japan nd International Conference on Data and Information Sciences (ICDISs) Ghaziabad, Norway IEEE Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP) Heritage Hotel Auckand, New Zealand IEEE 61st International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS) Caesar Windsor, ON, Canada IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA) Sheraton Changchun Jingyuetan Hotel, Changchun, Jilin, China 2018.ieee-icma.org/ IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM) Oregon Convention Center, Portland, OR, USA TBD th International Conference on Agro-geoinformatics (Agrogeoinformatics) Zhejiang University, Hangzhou, China agro-geoinformatics.org IEEE International Symposium on Safety, Security, and Rescue Robotics (SSRR) University of Pennyslvania, PA, USA ssrr2018.org International Conference on Data Science and Engineering (ICDSE) Kochi, India icdse.cusat.ac.in th International Conference on Science and Technology (ICST) Eastparc Hotel, Yogyakarta, Indonesia icst.ugm.ac.id/2018/ IEEE XXV International Conference on Electronics, Electrical Engineering and Computing (INTERCON) Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima, Peru IEEE 29th Magnetic Recording Conference (TMRC) Western Digital Milpitas Campus, Milpitas, CA, USA tmrc2018.ucsd.edu th International Conference on Computer Science & Education (ICCSE) Informatics Institute of Technology, Sri Lanka th International Conference on Electronic Packaging Technology (ICEPT) TBD, Shanghai, China IEEE CSAA Guidance, Navigation and Control Conference (GNCC) Xiamen, China gncc.buaa.edu.cn/ IEEE Advanced Accelerator Concepts Workshop (AAC) Beaver Run Resort and Conference Center, Breckenridge, CO, USA th IEEE International Conference on Signal Processing (ICSP) Beijing Taiyangdao Hotel, Beijing, China icsp-ieee.org International Conference on Computer, Control, Electrical, and Electronics Engineering (ICCCEEE) Corinthia Hotel, Khartoum, Sudan ICCCEEE/ IEEE Distributed Computing, VLSI, Electrical Circuits and Robotics (DISCOVER) Mangalore Institute of Technology and Engineering (MITE), Karnataka, India International Conference on Intelligent and Advanced System (ICIAS) Kuala Lumpur Convention Centre (KLCC), Malaysia estcon.utp.edu.my/icias/ 350 _ The Magazine of the IEIE 72

79 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 IEEE International Conference on Manipulation, Manufacturing and Measurement on the Nanoscale (3M-NANO) Deefly Zhejiang Hotel, Hangzhou, China International Conference on Computing and Network Communications (CoCoNet) Nazarbayev University, Astana, Kazakhstan Asia-Pacific Conference on Plasma and Terahertz Science (APCOPTS) Xian Elegant Oriental Hotel, Xian City, China tps.xait.cc International Conference on Sensing,Diagnostics, Prognostics, and Control (SDPC) TBD, xi'an, China IEEE Games, Entertainment, Media Conference (GEM) University of Ireland Galway, Ireland sites.ieee.org/ieeegem/ st IEEE International Conference on Hot Information- Centric Networking (HotICN) Shenzhen, China Fourth International Conference on Computing Communication Control and Automation (ICCUBEA) Pimpri Chinchwad College of Engineering, Pune, India IEEE/CIC International Conference on Communications in China (ICCC) Beijing, China iccc2018.ieee-iccc.org IEEE Hot Chips 30 Symposium (HCS) Flint Center for the Performing Arts, CA, USA th International Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics (ANTEM) University of Waterloo, ON, Canada antem.ee.umanitoba.ca IEEE 14th International Conference on Automation Science and Engineering (CASE) Technical University of Munich Campus Garching, Germany th International Conference on Pattern Recognition (ICPR) China National Convention Center, Beijing, China IEEE 26th International Requirements Engineering Conference (RE) Banff Centre, AB, Canada re18.org/index.html IEEE 7th International Conference on Adaptive Science & Technology (ICAST) University of Ghana, Accra, Ghana ekuada@gimpa.edu IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA) Scandic Copenhagen, Denmark jakob@es.aau Eleventh International Conference on Ubi-Media Computing (Ubi-Media ) Nanjing Normal University, China Ubimedia2018.com Wearable Robotics Association Conference Asia (WearRAcon Asia) Sheraton Grand Hangzhou Wetland Park Resort, Zhejiang, China International Conference on Research in Intelligent and Computing in Engineering (RICE) Universidad Don Bosco, Soyapango, El Salvador IEEE Research and Applications of Photonics In Defense Conference (RAPID) Hilton Sandestin Beach Golf Resort & Spa, FL, USA ieee-rapid.org/ th IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (Biorob) University of Twente, Netherlands IEEE 18th International Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC) Budapest, Hungary st Symposium on Integrated Circuits and Systems Design (SBCCI) DALL ONDER GRANDE HOTEL, Bento Gonçalves, Brazil wp.ufpel.edu.br/chipinthepampa IEEE 88th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall) Chicago Hilton, IL, USA International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE University of Applied Science, Amsterdam, Netherlands rd International Conference on Methods & Models in Automation & Robotics (MMAR) Amber Baltic Hotel, Miedzyzdroje, Poland IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC) Chicago Hilton, IL, USA rckeele@ou.edu th International Congress on Artificial Materials for Novel Wave Phenomena (Metamaterials) Aalto University campus in Otaniemi, Espoo, Finland 73 전자공학회지 _ 351

80 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 International Conference on Radar (RADAR) Brisbane Convention & Exhibition Centre, Brisbane, Australia radar2018.org th International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS) ISCTE - INSTITUTO UNIVERSITÁRIO DE LISBOA, Portugal iswcs2018.org IEEE/ACM International Conference on Advances in Social Networks Analysis and Mining (ASONAM) Barcelona, Spain asonam.cpsc.ucalgary.ca/2018/ th International Conference on Reliability, Infocom Technologies and Optimization (Trends and Future Directions) (ICRITO) Amity University Uttar Pradesh, Noida, India amity.edu/aiit/icrito2018/ 2018 년 9 월 IEEE 8th International Conference on Consumer Electronics - Berlin Berlin, Germany th International Conference on Lightning Protection (ICLP) Rzeszow, Poland ESSCIRC IEEE 44th European Solid State Circuits Conference (ESSCIRC) Dresden, Germany XIII International Conference on Electrical Machines (ICEM) Ramada Plaza Thraki, Alexandroupoli, Greece IEEE 12th International Conference on Self-Adaptive and Self-Organizing Systems (SASO) Trento, Italy th International Teletraffic Congress (ITC 30) Vienna, Austria rd IEEE/ACM International Conference on Automated Software Engineering (ASE) Montpellier, France th European Signal Processing Conference (EUSIPCO) Roma, Italy st IEEE International System-on-Chip Conference (SOCC) Crystal City, Virginia, USA th International Workshop on Content-Based Multimedia Indexing (CBMI) La Rochelle, France rd International Universities Power Engineering Conference (UPEC) Glasgow, United Kingdom th International Conference on Virtual Worlds and Games for Serious Applications (VS-Games) Würzburg, Germany Würzburg, Germany th International Workshop on Semantic and Social Media Adaptation and Personalization (SMAP) Zaragoza, Spain North American Power Symposium (NAPS) Fargo, North Dakota, USA IEEE 29th Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) Bologna, Italy rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz2018) Nagoya, Japan Forum on specification & Design Languages (FDL) Garching, Germany International Conference on Smart Energy Systems and Technologies (SEST) Sevilla, Spain th France-Japan and 10th Europe-Asia Congress on Mechatronics Tsu, Japan IEEE International Conference on Cluster Computing (CLUSTER) Belfast, United Kingdom International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA) Cartagena des Indias, Colombia International Conference on Applied Electronics (AE) Pilsen, Czech Republic _ The Magazine of the IEIE 74

81 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE) Nara, Japan IEEE 12th International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip (MCSoC) Hanoi, Vietnam IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety (ICVES) Madrid, Spain ACM/IEEE International Symposium on Empirical Software Engineering and Measurement (ESEM) Oulu, Finland IEEE XXVII International Scientific Conference Electronics (ET) Sozopol, Bulgaria IEEE 16th International Symposium on Intelligent Systems and Informatics (SISY) Subotica, Serbia IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS) Kazan, Russia th International Symposium on High-Current Electronics (ISHCE) Tomsk, Russia conferences/shce.html IEEE International Semiconductor Laser Conference (ISLC) Santa Fe, New Mexico, USA th Euro-Asian Pulsed Power Conference (EAPPC) and 22nd International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS) Changsha, China nd International Conference on Ion Implantation Technology (IIT) Würzburg, Germany IEEE 23rd International Workshop on Computer Aided Modeling and Design of Communication Links and Networks (CAMAD) Barcelona, Spain China International Conference on Electricity Distribution (CICED) Tianjin, China IEEE 28th International Workshop on Machine Learning for Signal Processing (MLSP) Aalborg, Denmark IEEE AUTOTESTCON National Harbor (Oxon Hill), Maryland, USA Joint IEEE 8th International Conference on Development and Learning and Epigenetic Robotics (ICDL-EpiRob) Tokyo, Japan th ACM International Conference on Nanoscale Computing and Communication (NanoCom) Reykjavik, Iceland th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'18 ECCE Europe) Riga, Latvia th Electronic System-Integration Technology Conference (ESTC) Dresden, Germany International Symposium on Computers in Education (SIIE) Jerez (Cadiz), Spain International Conference on Advances in Computing, Communications and Informatics (ICACCI) Bangalore, India International Workshop on Big Geospatial Data and Data Science (BGDDS) Wuhan, China Condition Monitoring and Diagnosis (CMD) Perth, Australia IEEE/AIAA 37th Digital Avionics Systems Conference (DASC) London, United Kingdom IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) Portland, Oregon, USA European Conference on Optical Communication (ECOC) Rome, Italy 75 전자공학회지 _ 353

82 일자학술대회명개최장소홈페이지 / 연락처 th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV) Greifswald, Germany IEEE International Conference on Software Maintenance and Evolution (ICSME) Madrid, Spain International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD) Austin, Texas, USA Thirteenth International Conference on Digital Information Management (ICDIM) Berlin, Germany IEEE Petroleum and Chemical Industry Technical Conference (PCIC) Cincinnati, Ohio, USA th International Symposium on Environment-Friendly Energies and Applications (EFEA) Rome, Italy International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN) Nantes, France IEEE 26th International Conference on Network Protocols (ICNP) Cambridge, United Kingdom IEEE 26th International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems (MASCOTS) Milwaukee, Wisconsin, USA IEEE 9th International Workshop on Applied Measurements for Power Systems (AMPS) Bologna, Italy International Conference of the Biometrics Special Interest Group (BIOSIG) Darmstadt, Germany First International Conference on Artificial Intelligence for Industries (AI4I) Laguna Hills, California, USA IEEE International Conference on RFID Technology & Application (RFID-TA) Macau, Macao rd International Workshop on Thermal Investigations of ICs and Systems (THERMINIC) Stockholm, Sweden IEEE/ACM International Conference on Connected Health: Applications, Systems and Engineering Technologies (CHASE) Washington, District of Columbia, USA chase2018/ International Conference on Computing, Power and Communication Technologies (GUCON) Greater Noida, Uttar Pradesh, India IEEE Cybersecurity Development (SecDev) Cambridge, Massachusetts, USA IEEE International Symposium on Workload Characterization (IISWC) Raleigh, North Carolina, USA IEEE Photonics Conference (IPC) Reston, Virginia, USA IEEE International Symposium on Precision Clock Synchronization for Measurement,Control, and Communication (ISPCS) Geneva, Switzerland Embedded Systems Week (ESWeek) Torino, Italy _ The Magazine of the IEIE 76

83 The Institute of Electronics and Information Engineers 제목 : IT 와숙련농가의기술로이어가는, 새로운농업전략의전모 - AI 농업저자 : 아츠시신조 ( 神成淳司 ) 펴낸곳 : 일경 BP 사출판일 : 2017 년 2 월 13 일크기, 페이지수 : 19cm, 183p. 서평 농업이란농지, 작물, 농가의각요소가정보에의해연관되는시스템이다. 농가는작물과농지의정보를바탕으로어떻게농작업을실시하는가를판단, 실시하여농지와작물에영향을준다. 이 판단 에근거한것이본서에서다루는 AI 농업 이다. AI 농업의 AI 는 인공지능 (Artificial Intelligence) 의연구를포함한다. 농업정보과학 (Agri-InfoScience) 이라고도말한다. 즉 AI 농업이란, 인공지능을포함한정보과학의지견을농업분야에적용하는것으로 농 의 업 을변화시킨다. 사회시스템의변혁을촉진하는일련의대응이라고할수있다. 그의미로 AI 농업의 AI 는정보기술을활용하는 농업정보학 (Agri- Infomatics) 임과동시에 농업혁신 (Agri-Innovation) 이기도한것이다. 일본의농업은고령화와후계자부족문제등으로부터장래산업으로서의성장은비관적으로생각되고있습니다. 그러나이분야에서의가치를깊게발굴해나간다면다른분야를뛰어넘을수있는가능성이많습니다. 이는일본의 진정성 그리고 숙련된지견 에근거한 농가 의가치입니다. 이가치를어떻게다루고사회시스템으로지속적으로발전시켜나갈것인지가 AI 농업이내세우는명제이다. 숙련된농가에숨겨진가능성에대해서는지금까지많은논의가이루어져왔다. 이들논의에있어서암묵지로서연구성과를적용한것에서농작물의생명체로서의존재방법으로다루거나또는오랜세월의경험에근거한정성적인저술등의다양한내용이전개되어왔다. 그러나이것들을어떻게농업의현장에서실천할것인가하는점에대해서독자들에게위임한것들도많았고독자의주관과기호에따르기도하여농업을지속적으로발전시키는사회시스템의일환으로다루어지는것은쉽지않다고생각된다. 우리가취해야할자세로는현재의사회시스템이나그것을지원하는기술, 그리고장래의과학의발전성을감안하여어떻게 농가 의 숙련지 를사회시스템발전의기폭제로만들어갈것인지이다. 안타까운것은우리들이대응을준비하기에남아있는시간이많지않다는것이다. 많은가치는고령화한숙련농가의지견에근거한것들로그들이나그녀들의은퇴와함께소실되어버리고있다. 본서의사례에나오는대응은시작되고있지만이것들을더가속하고더많은지역에대응해나가야할필요가있다. 각각의지역이방법적으로연관을가져가면서자율분산협조하여가는것이다. 이가치는적어도현시점에있어서는세계적으로높은경쟁력을가지고있거나해외의농업선진국과동등한수준은아니다. 해외의농업선진국의방법론을모방하는것이아니라일본독자의가치를발전시켜나아가서는해외에그가치를보급시켜나가는시스템을목표로하고있다. 서평작성자 : 이원규, 해동일본기술정보센터총괄처장 77 전자공학회지 _ 355

84 The Magazine of the IEIE 특별회원사및후원사명단 회원명 대표자 주소 전화 홈페이지 AP 위성통신 류장수 서울시금천구가산디지털2로 98 2동 9층 FCI 한상우 경기도성남시분당구판교로 255번길 35( 삼평동 ) 실리콘파크 B동 7층 I&C테크놀로지 박창일 경기도성남시분당구판교로 255번길 24 아이앤씨빌딩 KT 황창규 경기도성남시분당구정자동 LDT 정재천 충남천안시서북구한들1로 WE빌딩 LG전자 구본준 서울시영등포구여의도동 LIG 넥스원 이효구 서울시서초구강남대로 369( 서초동, 나라빌딩 ) RadioPulse 권태휘 경기도성남시분당구대왕판교로 660 유스페이스1A 1106호 ( 삼평동 ) SK Telecom 장동현 서울특별시중구을지로65( 을지로2가 ) SK T-타워 SK 하이닉스 박성욱 경기도이천시부발읍아미리산 국제종합측기 박재욱 서울특별시강남구강남대로 354 ( 역삼동 831, 혜천빌딩 10F, 12F) 나노종합기술원 이재영 대전광역시유성구대학로 291 ( 구성동, 한국과학기술원 ) 네이버 김상헌 경기도성남시분당구불정로 6 ( 정자동그린팩토리 ) 넥서스칩스 Douglas M. Lee 서울시강남구역삼동 넥스트칩 김경수 경기도성남시분당구판교로 323 벤처포럼빌딩 넥스파시스템 이상준 서울특별시성동구자동차시장1길 누리미디어 최순일 서울시영등포구선유로 63, 4층 ( 문래동 6가 ) 다빛센스 강영진 경기도성남시중원구사기막골로 124, Skn테크노파크비즈동 다우인큐브 이예구 경기도용인시수지구디지털벨리로 81 ( 죽전동디지털스퀘어 2층 ) 대구테크노파크 송인섭 대구시달서구대천동 대덕G.D.S 이희준 경기도안산시단원구산단로 63( 원시동 ) 대덕전자 김영재 경기도시흥시소망공원로 335 ( 정왕동 ) 대성전기 이철우 경기도안산시단원구산단로 31 ( 원시동, 8-27블럭 ) ( 재 ) 대전테크노파크 권선택 대전시유성구테크노9로 35 대전테크노파크 더즈텍 김태진 경기도안양시동안구학의로 292 금강펜테리움IT타워 A동 1061호 덴소풍성전자 김경섭 경남창원시성산구외동 동부하이텍 최창식 경기도부천시원미구수도로 동아일렉콤 손성호 경기도용인시처인구양지면남곡로 동운아나텍 김동철 서울시서초구서초동 아리랑타워 9층 디엠티 김홍주 대전광역시유성구테크노11로 라온텍 김보은 경기도성남시분당구황새울로360번길 42, 18층 ( 서현동 AK플라자 ) 라이트웍스 서인식 서울강남구테헤란로88길 14, 4층 ( 신도리코빌딩 ) 만도 성일모 경기도성남시분당구판교로 255번길 문화방송 안광한 서울시마포구성암로 삼성전자 권오현 서울시서초구서초2동 삼성전자빌딩 삼화콘덴서 황호진 경기도용인시처인구남사면경기동로 227 ( 남사면북리 124) 서연전자 조명수 경기도안산시단원구신원로 세미솔루션 이정원 경기도용인시기흥구영덕동 1029 흥덕U타워지식산업센터 20층 2005호 세원텔레텍 김철동 경기도안양시만안구전파로44번길 수호이미지테크놀로지 김범준 서울시금천구가산동가산디지털1로 233 에이스하이엔드 9차 816호 _ The Magazine of the IEIE 78

85 회원명 대표자 주소 전화 홈페이지 스카이크로스코리아 조영민 경기수원시영통구영통동 디지털엠파이어빌딩 C동 801호 ( 주 ) 시솔 이우규 서울시강서구공항대로 61길 29 서울신기술센터 A동 202호 실리콘마이터스 허염 경기도성남시분당구대왕판교로 660 유스페이스-1 A동 8층 실리콘웍스 한대근 대전시유성구탑립동 싸인텔레콤 성기빈 서울시영등포구경인로 775, 문래동 3가에이스하이테크시티 1동 119호 ( 주 ) 쏠리드 정준, 이승희 경기도성남시분당구판교역로 220 쏠리드스페이스 씨자인 김정표 경기성남시분당구구미동 보명프라자 아나패스 이경호 서울시구로구구로동 신세계아이앤씨디지털센타 7층 아바고테크놀로지스 전성민 서울시서초구양재동 아이닉스 황정현 수원시영동구덕영대로 1556번길 16, C동 1004호 ( 영통동, 디지털엠파이어 ) 아이디어 황진벽 서울마포구연남동 번지대원빌딩 5층 아이언디바이스 박기태 서울강남구신사동 예영빌딩 402호 아이에이 김동진 서울송파구송파대로 22길 5-23 ( 문정동 ) 안리쓰코퍼레이션 토루와키나가 경기도성남시분당구삼평동 681번지 H스퀘어 N동 5층 502호 알파스캔디스플레이 류영렬 서울특별시강서구허준로 217 가양테크노타운 202호 에디텍 정영교 경기도성남시분당구삼평동 621번지판교이노벨리 B동 1003호 에스넷시스템 박효대 서울특별시강남구선릉로 514 ( 삼성동 ) 성원빌딩 10층 에스엘 이충곤 경북경산시진량읍신상리 에이치앤티테크 강임성 대전광역시유성구용산동 에이투테크 김현균 경기도성남시수정구복정동 상헌빌딩 3층 엠텍비젼 이성민 경기도성남시분당구판교로 255번길 58 6층 601호 오픈링크시스템 성재용 광주광역시서구치평로 112 정연하이빌 402호 우양신소재 윤주영 대구광역시북구유통단지로 8길 유라코퍼레이션 엄병윤 경기도성남시분당구삼평동 유텔 김호동 경기도군포시당정동 이노피아테크 장만호 경기도상남시중원구갈마치로 215 A동 405호 주식회사이디 박용후 경기도성남시중원구상대원동 ( 둔촌대로457번길 14) 자람테크놀로지 백준현 경기도성남시분당구야탑동 파인벤처빌딩 2층 , 전자부품연구원 박청원 경기도성남시분당구새나리로 25 ( 야탑동 ) 주식회사제이엔티이엔지 최승훈 경기도성남시중원구사기막골로 148, 701호 ( 상대원동, 중앙이노테크 ) 제퍼로직 정종척 서울강남구역삼1동 아주빌딩 1801호 지에스인스트루먼트 고재목 인천시남구길파로71번길 70 ( 주안동 ) 지엠테스트 고상현 충남천안시서북구직산읍군서1길 19( 군서리 134) 충북테크노파크 남창현 충북청주시청원구오창읍연구단지로 케이던스코리아 ( 유 ) 제임스해댓 경기도성남시분당구판교로 344 엠텍IT타워 9층 (main office)/2층 코아리버 배종홍 서울시송파구가락본동 78번지 IT벤처타워서관 11층 콘티넨탈오토모티브시스템선우현 경기도성남시분당구판교역로 220 솔리드스페이스빌딩 클레어픽셀 정헌준 경기도성남시분당구판교로 242 판교디지털센터 A동 301호 키움인베스트먼트 박상조 서울특별시영등포구여의나루로4길 18 키움파이낸스스퀘어빌딩 16층 텔레칩스 이장규 서울특별시송파구올림픽로35다길 42 ( 신천동, 루터빌딩 19층 ~23층 ) 티에이치엔 채석 대구시달서구갈산동 티엘아이 김달수 경기도성남시중원구양현로 405번길 12 티엘아이빌딩 파워큐브세미 강태영 경기도부천시오정구석천로397( 부천테크노파크쌍용3차 ) 103동 901호 페어차일드코리아반도체 김귀남 경기도부천시원미구도당동 전자공학회지 _ 357