양자정보기술 소개

1. 양자정보기술 소개 KAIST 물리학과 이순칠

5. 양자전산의 중요성 • 1 MIPS 컴퓨터로 1016개의 자료 중 하나를 찾을 때 • 고전컴퓨터 : 300 년 • 양자컴퓨터 : 1 분 • 현대 암호는 모두 NSA에서 개발 양자전산 개발을 늦추면 암호종속 모든 정보의 일방적 유출

6. 원자수/비트 에너지/연산 무어의 법칙

7. 양자현상 제거 양자현상 제어 양자전산 원격이동 양자암호 전달체계 양자정보 처리기술 고전정보 처리기술 고전계 10 nm 양자계

8. control system controller feedback • 양자정보과학 • 양자적 정보 처리 • (0과 1의 중첩) (연산, 통신) Ex)

9. Quantum Cryptography Quantum Communication Quantum Teleportation Quantum Information Technology Hardware Quantum Computing Software Quantum Information Technology Key words : Superposition, Entanglement, Uncertainty, Interference

10. control system controller feedback • 양자정보과학 • 양자적 정보 처리 • (0과 1의 중첩) (연산, 통신) Ex)

11. 1막지성의 승리 양자역학

12. 현대물리 • 상대론적 효과 • 적어도 빛 속도의 1/10 정도에서 관측 • 양자적 효과 • 수십 나노 정도에서 관측 • 우리의 세상 • 탈 수 있는 가장 빠른 물체 : 1 km/s • 볼 수 있는 가장 작은 물체 : 0.1 mm • 신이 우리에게 엿보도록 허용하지 않은 세상

13. 상태 - 삼라만상은 파동함수로 기술됨 • ex) • 중첩 - 일반적으로 양자역학 기본가설

14. 기타 소리 중첩 - 공상과학의 시작 낮은 “도” 높은 “도”

15. (5) Superposition and measurement Postulates of quantum mechanics(Copenhagen interpretation) (1) Schrodinger equation (2) Probability of being at x and t = (3) Physical quantity operator (4) Eigenstate and eigenvalue

16. E=0 E3= E2= -4.9eV n=3 E1= -13.6eV 2 1 b2 b1 Ex)

17. “I cannot believe that God plays dice with the universe.” “Don’t say God what to do.” VS Niels Bohr Albert Einstein

18. 중첩 - 공상과학의 시작 낮은 “도” 높은 “도” 기타 소리

19. Schrodinger’s cat Erwin Schrodinger

20. “양자이론이 거시적인 물질에는 적용되지 않는다.” = ? • Collapse of a superposed state or just our ignorance? • 실재성(Reality) 논쟁

21. 얽힘(Entanglement) • 전체계의 상태가 구성계들의 상태의 곱으로 표시되지 않는 상태 예) 얽힌 상태 안 얽힌 상태

22. “I cannot believe that a cat could drastically change the state of the moon by merely looking at it” “The belief in an external world independent of the perceiving subject is the basis of all natural science” “Thanks to Einstein’s work, physicists have come to realize that space and time are not absolute but relative to an observer’s state of motion. In quantum theory, we simply take this way of thinking one step further. Why did Einstein find it so difficult to accept this natural extension of his own ideas?” “A good joke should not be repeated twice.”

23. Polarized light Unpolarized light 100 % 0 % 50 % Light polarization

24. Quantum Eraser

25. QWP1 : QWP2 :

26. ? ?

27. I can safely say that nobody understands quantum mechanics Richard Feynman

28. 양자역학을 아는 사람과 모르는 사람의 차이는, 모르는 사람과 원숭이의 차이보다 크다. 양자역학을 모르는 사람은 금붕어와 같다. Murray Gellman

29. 2막새로운 패러다임

30. 맥스웰의 도깨비 • Rolf Landauer • 연산에는 에너지가 불필요 • 정보를 지우는데 에너지 소모 • 엔트로피 = 무지의 척도

31. 가역적 컴퓨터 정보소모 =엔트로피 증가 =사용가능 에너지소비 =비가역 • 비가역적 연산 • 가역적 연산

32. History (of theoretical QIT) • 1973 Reversible Computing • 1982 Quantum Computing • 1984 Quantum Cryptography • 1993 Quantum Teleportation

33. Charles Bennet

34. 암호 • 비밀열쇠 암호 • 시저 : ABC DEF (열쇠=2) • 마타하리의 악보 암호 • 난수표, 에니그마 (글자마다 다른 열쇠) • 대표 열쇠에서 여러 열쇠 생산 • 공개 열쇠 암호 • RSA 암호체계 : 소인수분해

35. 갑돌이 을순이 X 갑돌이 도청자 을순이 O 도청자 (2) polarization Quantum Cryptography(양자암호통신) (1) single photon

36. 0 : or 1 : or 0 0 1 1 1 갑돌이 을순이 1 0 1 0 0 양자암호통신(Quantum Cryptography)

37. 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 도청자가 있을 때 0 1 0 1 1 을순이 갑돌이 도청자

40. Quantum Teleportation

41. Quantum Teleportation 펑

43. General states : a|1>+b|0> Eigenstates : |1> |0>

44. Alice Bob A B X Alice’s Bell Measurement 전송 후 원본 파괴

46. 차라리 걸어가는 게 낫다. Benjamin Schumacher

47. No cloning theorem “양은 복제해도 전자는 복제할 수 없다.”