• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.40-43
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• 2014

Quantum information processing using superconducting qubit based on Josephson junction has become one of the most promising candidates for possible realization of a quantum computer. In the heart of the qubit circuits, the superconducting microwave resonator plays a key role in quantum operations and measurements, which enables single-photon level microwave quantum optics. During last decade, the coherence time, or the lifetime of the quantum state, of the superconducting qubit has been dramatically improved. Among several technological innovations, the improvement of superconducting microwave resonator's quality has been the main driving force in getting the qubit performance almost ready for elementary quantum computing architecture. In this paper, I will briefly review very recent progresses of the superconducting microwave resonators especially aimed for quantum device applications during the last decade. The progresses have been driven by ingenious circuit design, material improvement, and new measurement techniques. Even a rather radical idea of three-dimensional large resonators have been successfully implemented in a qubit circuit. All those efforts contributed to our understanding of the qubit decoherence mechanism and as a result to the improvement of qubit performance.

• 정보보호학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.603-608
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• 2016

인코딩은 정보의 형태나 형식을 표준화, 보안, 처리 속도 향상, 저장 공간 절약 등을 위해 다른 형태나 형식으로 변환 또는 처리 하는 것을 말한다. 정보 통신에서 송신자의 정보가 다른 형태로 수신자에게 전달할 수 있도록 정보를 변환하는 것도 인코딩이다. 이 처리를 수행 하는 장치를 인코더라 부른다. 본 논문에서는 양자 컴퓨터에서 요구되는 인코더 중 가장 기본적인 4-to-2 인코더를 제안한다. 제안한 인코더는 2개의 OR 게이트를 사용하여 구성된다. 제안한 구조는 셀의 간격을 최적화 하고 배선간의 잡음을 최소화하는 것을 목적으로 설계한다. 제안된 인코더를 QCADesigner를 통해 시뮬레이션을 수행하고, 그 결과를 분석하여 효율성을 확인한다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제9권8호
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• pp.165-170
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• 2020

IoT (Internet of Things) 시대가 활성화되면서 개인정보를 포함한 많은 정보들이 IoT 디바이스들을 통해 전달되고 있다. 정보보호를 위해 디바이스끼리 상호 암호화하여 통신하는 것이 중요하며 IoT 디바이스 특성상, 성능의 제한으로 인해 경량 보안 프로토콜 사용이 요구된다. 현재 보안 프로토콜에서 사용하는 암호 기법들은 대부분 RSA, ECC (Elliptic Curve Cryptography)를 사용하고 있다. 하지만 고사양의 양자 컴퓨터가 개발되고 쇼어 알고리즘을 활용한다면 앞선 RSA와 ECC가 근거하는 안정성의 문제를 쉽게 해결할 수 있기 때문에 더 이상 사용할 수 없다. 이에 본 논문에서는 양자 컴퓨터의 계산능력에 내성을 가지는 보안 프로토콜을 설계하였다. 미국 NIST (National Institute of Standards and Technology) 양자내성암호 표준화 공모전을 진행중인 코드기반암호 ROLLO를 사용하였으며, IoT 디바이스끼리의 상호 통신을 위해 연산 소모가 적은 해시, XOR연산을 활용하였다. 마지막으로 제안하는 프로토콜과 기존 프로토콜의 비교 분석 및 안전성 분석을 실시하였다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제20권2호
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• pp.273-283
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• 2024

The digital domain has witnessed unprecedented growth, reshaping the way we interact, work, and even perceive reality. The internet has evolved into a vast ecosystem of interconnected virtual worlds, giving birth to the concept of the Metaverse. The Metaverse, often envisioned as a collective virtual shared space, is created by the convergence of virtually enhanced physical reality and interactive digital spaces. Within this Metaverse space, the concept of ownership, identity, and authenticity takes on new dimensions, necessitating innovative solutions to safeguard individual rights. The digital transformation through Metaverse has also brought forth challenges, especially in copyright protection. As the lines between the virtual and physical blur, the traditional notions of ownership and rights are being tested. The Metaverse, with its multitude of user-generated content, poses unique challenges. The primary objective of this research is multifaceted. Firstly, there's a pressing need to understand the strategies employed by non-fungible token (NFT) marketplaces within the Metaverse to strengthen security and prevent copyright violations. As these platforms become centers for digital transactions, ensuring the authenticity and security of each trade becomes paramount. Secondly, the study aims to delve deep into the foundational technologies underpinning NFTs, from the workings of blockchain to the mechanics of smart contracts, to understand how they collectively ensure copyright protection. Thus, in this paper, we propose a quantum based NFT solution that can secure Metaverse and copyright contents in an advanced manner.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제10권4호
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• pp.101-106
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• 2021

양자 알고리즘과 양자 컴퓨터는 우리가 현재 사용하고 있는 많은 암호들의 안전성을 깨뜨릴 수 있다. 그루버 알고리즘을 n-bit 보안레벨을 가지는 대칭키 암호에 적용한다면 보안레벨을 (n/2)-bit 까지 낮출 수 있다. 그루버 알고리즘을 적용하기 위해서는 오라클 함수에 대칭키 암호가 양자 회로로 구현되어야 하기 때문에 대상 암호를 양자 회로로 최적화하는 것이 가장 중요하다. 이에 AES 또는 경량 블록암호를 양자 회로로 구현하는 연구들이 최근 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 국산 경량 블록암호 LEA를 양자 회로로 최적화하여 구현 하였다. 기존의 LEA 양자회로 구현과 비교하여 양자 게이트는 더 많이 사용하였지만, 큐빗을 획기적으로 줄일 수 있었으며 이러한 트레이드오프 문제에 대한 성능 평가를 수행하였다. 마지막으로 제안하는 LEA 양자 회로에 그루버 알고리즘을 적용하기 위한 양자 자원들을 평가하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2019년도 춘계학술발표대회
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• pp.129-132
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• 2019

현재 양자컴퓨터 개발에 대한 전폭적인 연구가 이루어지고 있다. 지금의 양자컴퓨터의 개발수준은 기존 암호 시스템에 위협이 될 정도는 아니지만, 가까운 미래에 다가올 양자컴퓨터 시대에 대한 양자내성암호가 필요한 상황이다. 이에 양자내성암호 표준화를 위해 미국 NIST는 공모전을 열었고, 본 논문에서는 양자컴퓨터 개발현황과 NIST(National Institute of Standards and Technology) 양자내성암호 공모전의 암호알고리즘 설명과 동향을 살펴보고자 한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2021년도 춘계학술발표대회
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• pp.188-191
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• 2021

최근 IBM, Intel 과 같은 글로벌 ICT 기업들과 여러 스타트업들이 양자 컴퓨터 개발에 성공하였으며 그에 따라 양자 시뮬레이터와 컴파일러에 대한 관심이 높아졌다. 여러 개의 시뮬레이터가 존재하는 만큼 시뮬레이터마다 제공하는 기능과 성능 역시 제각각 다르다. 본 논문에서는 비교적 접근이 쉬운 파이썬과 Q# 기반의 대표적인 양자 시뮬레이터 3 가지(Qiskit, Project Q, Quantum Development Kit)에서 제공하는 기능들을 소개하고 시뮬레이션 실행시간을 비교한다. 10 뎁스의 20 큐비트 회로에서는 QDK 시뮬레이터가 0.227 초로 실행 시간이 가장 짧았고, 10 큐비트의 10 뎁스 회로의 경우 Project Q 가, 1000 뎁스의 경우 Qiskit 이 가장 짧은 실행시간으로 측정됐다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
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• pp.232-235
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• 2023

ICT 기술과 IoT 기술의 급속한 발전으로 인해 인간은 네트워크와 밀접한 관계를 형성하며 이를 통해 다양한 서비스를 경험하고 있다. 그러나 ICT 기술의 발전과 함께 사이버 공격의 급증으로 인해 네트워크 보안에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 양자 컴퓨팅을 활용한 다양한 공격은 기존 암호화 체계를 무너뜨려 빠른 대응 및 솔루션이 필요하다. 양자 기반 공격으로부터 안전한 네트워크 환경을 구축하기 위해 양자 키 분배 시스템 및 양자 내성 암호가 활발히 연구되고 있으며 NIST 에서 발표한 양자 내성 암호화 기법의 성능, 취약점, 실제 네트워크 상의 구현 가능성, 향후 발전 방향 등 다각적 관점에서 연구 및 분석이 진행되고 있다. 본 논문에서는 양자 기반 공격에 대해 설명하고 양자 내성 암호화 기법의 연구 동향에 대해 분석한다. 또한, 양자 중첩, 양자 불확실성 등 양자의 물리적 성질을 활용함으로써 양자 공격으로 부터 안정성을 제공할 수 있는 양자 키 분배 기법에 대해 설명한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.611-613
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• 2021

최근, 고전컴퓨터(Classic Computer)의 한계를 뛰어넘는 양자컴퓨터(Quantum Computer)에 대한 연구개발이 다양한 분야에서 활발하게 이루어지고 있다. 고전컴퓨터의 전기적인 신호처리와는 다르게 양자역학적인 원리를 사용한 양자컴퓨터는 양자 중첩(Quantum Superposition), 양자 얽힘(Quantum Entanglement)과 같은 다양한 양자역학의 현상/특성을 활용하여 연산을 수행하기 때문에 고전컴퓨터의 연산에 비해 아주 복잡한 연산과정을 거치게 된다. 또한, 큐비트의 종류, 배치, 연결성 등 실제 양자컴퓨터를 구동시키기 위해 구성되는 많은 요소들에 의한 각각의 영향이 양자컴퓨터의 연산 결과와 연산 과정에서 많은 영향을 끼치기 때문에 각각의 요소를 효율적이고 정확하게 활용하기 위해 실제 양자컴퓨터의 구동 이전에 데이터를 시각화하여 오류검증/최적화/신뢰성검증을 할 필요가 있다. 하지만 양자컴퓨터 내부에 구성된 다양한 요소들의 데이터를 전부 시각화 할 경우 직관적으로 원하는 데이터를 파악하는 것이 어렵기 때문에 선별적으로 데이터를 시각화 할 필요가 있다. 본 논문에서는 양자컴퓨터를 구성하는 다양한 요소들의 데이터를 시각화 하여 직관적으로 데이터를 관측하고 활용할 수 있도록 복잡하게 구성되는 양자컴퓨터 내부 회로 구성요소들을 계층적으로 시각화 하는 방법을 제안한다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제12권6호
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• pp.181-188
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• 2023

Grover 양자 알고리즘은 brute-force attack 가속화로 대칭키 암호의 보안 강도를 크게 감소시키므로 기존 블록 암호가 양자 컴퓨터에 안전하지 않을 것이라 예상한다. 따라서 대상 암호에 대한 양자회로 구현을 통해 Post-quantum 보안 강도를 확인하여 대규모 양자 컴퓨터 시대에 대비할 수 있다. 본 논문에서는 모든 SIMECK 경량 암호군에 대해 양자 자원(큐비트, 양자 게이트)을 최소화 한 기법으로 설계된 최적의 양자회로 구현 결과를 제시하고 각 함수별 양자 회로 동작을 설명한다. 마지막으로 제안된 SIMECK 양자회로에 대한 양자자원 추정 결과를 SIMON 양자 회로 결과와 비교하고 Grover 공격 비용을 계산하여 SIMECK 경량암호의 Post-quantum 보안 강도를 평가한다. Post-quantum 보안 강도 평가 결과 모든 SIMECK 경량 암호군이 NIST 보안 강도에 도달하지 못했다. 따라서 대규모 양자 컴퓨터 등장 시 SIMECK 암호의 안전성이 불명확하다고 예상하며 이에 대해 본 논문에서는 보안 강도를 높이기 위한 방안으로 블록사이즈 및 라운드 수와 키 길이를 증가시키는 것이 적합하다고 판단한다.