springfallinlove
2025. 6. 4. 00:34
2025. 6. 4. 00:34
- [1부] 양자컴퓨터 기초 이해
- 요약 설명: 고전 컴퓨터와의 차이, 큐빗의 개념, 중첩·얽힘 같은 양자역학 핵심 개념을 간단명료하게 소개
- 주요 내용:
- 비트와 큐빗 비교
- 양자상태의 표현(브라-켓 표기법, 블로흐 구)
- 중첩과 얽힘(Entanglement) 기초
- [2부] 양자게이트와 양자회로 설계
- 요약 설명: 단일·다중 큐빗 게이트 원리, 대표적인 게이트(Hadamard, CNOT 등) 및 간단한 회로 그리는 법
- 주요 내용:
- X, Y, Z, Hadamard, Phase 게이트
- CNOT, CZ, Toffoli 같은 다중 큐빗 게이트
- 벨 상태 생성 회로 예시
- [3부] 양자하드웨어 개론
- 요약 설명: 현재 실험실·상용 환경에서 쓰이는 대표적 하드웨어 플랫폼(초전도·이온트랩·광자 큐빗 등)과 장단점
- 주요 내용:
- 초전도 큐빗(Transmon)의 구조 및 특징
- 이온 트랩 큐빗(원리·프로와 콘)
- 광자 큐빗, 스핀 큐빗, 위상 큐빗(Topological Qubit) 간략 비교
- [4부] NISQ 시대와 한계 이해
- 요약 설명: 큐빗 수가 수십~수백 개인 NISQ(Near‐Term Intermediate‐Scale Quantum) 기기의 특징과 이 시기에 가능한 응용 분야
- 주요 내용:
- 디코히어런스(Decoherence), 노이즈 이해
- 샷(Shot) 수와 통계적 에러
- NISQ 환경에서 가능한 간단한 시뮬레이션·실험 예시
- [5부] 양자오류정정(Quantum Error Correction, QEC) 기초
- 요약 설명: 양자컴퓨터가 직면한 오류의 원인과 이를 해결하기 위한 대표적 오류정정 코드(비트·페이즈 플립, 쇼어 코드, 표면 코드 등) 원리
- 주요 내용:
- 오류 발생 메커니즘(디코히어런스, 잡음 채널)
- 3큐빗 비트-플립/페이즈-플립 코드
- 쇼어(Shor) 코드, 5-큐빗 스테빌라이저 코드 개념
- 표면 코드(Surface Code)와 색상 코드(Color Code) 및 결함 허용(Fault-Tolerant) 설계
- [6부] 대표적 양자알고리즘 소개
- 요약 설명: 고전 알고리즘 대비 양자가 갖는 장점과, 가장 많이 알려진 알고리즘(도이치-조사, 그로버, 쇼어, VQE·QAOA 등)의 아이디어 및 구현 예시
- 주요 내용:
- 도이치-조사(Deutsch–Jozsa) 알고리즘: 문제 정의, 간단 회로
- 그로버(Grover) 알고리즘: √N 속도 향상의 직관, Qiskit 코드 샘플
- 쇼어(Shor) 알고리즘: 소인수분해 흐름도와 복잡도
- VQE(Variational Quantum Eigensolver)·QAOA 예시: 분자 시뮬레이션, 최적화 문제
- [7부] 양자컴퓨팅 소프트웨어 & 툴킷 실습
- 요약 설명: IBM Qiskit·Google Cirq·AWS Braket 등 주요 프레임워크 설치·기본 사용법, 간단한 코드 예제
- 주요 내용:
- Qiskit 설치 및 환경설정(Conda/Pip, Jupyter Notebook 설정)
- 간단한 회로 작성 및 시뮬레이션(Aer 시뮬레이터)
- Cirq 기본 예제, Pennylane 기초 실습
- 로컬 시뮬레이터 vs 클라우드 백엔드 사용법 비교
- [8부] 양자컴퓨팅 응용 사례
- 요약 설명: 실제 연구·산업 분야에서의 응용(분자 시뮬레이션, 최적화, 암호 해독, 양자머신러닝 등) 사례를 정리
- 주요 내용:
- 화학·재료과학: 작은 분자(H₂, LiH 등) 에너지 계산 예시
- 최적화 문제: QAOA를 통한 간단 포트폴리오 최적화
- 암호학: 쇼어 알고리즘이 RSA 보안에 미치는 영향
- 양자머신러닝: QSVM, 양자강화학습 간단 개요
- [9부] 양자컴퓨팅의 미래와 도전 과제
- 요약 설명: 양자컴퓨터가 상용화되기까지 남은 기술적·이론적 과제, 중·장기 전망, 산업·사회적 파급 효과
- 주요 내용:
- 큐빗 수 확장 및 오류율 개선 로드맵
- 실용적 양자 우위(Quantum Advantage) 달성 시점 예측
- 윤리적·보안적 이슈(Post-Quantum Cryptography, 개인정보 보호)
- 양자컴퓨팅과 인공지능 융합 전망