날짜: 2021년 6월 09일 (수)  15:00 ~ 17:00

주제: SCQC 2차 정기 세미나

장소: Zoom 회의

-초청연사-

서호성 (아주대학교)    15:00 - 16:00

"Optically active spin defects in hexagonal boron nitride: a first-principles theory"

 2 차원 재료는 최근 고체 양자정보과학 연구에 유용하게 활용될 수 있는 우수한 양자 점결함을 다수 내포하고 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 2차원 물질들 중에서 육각형 질화 붕소(h-BN)는 상온에서 작동하는 밝은 단일 광자 방출원과 광학적으로 제어 가능한 스핀 큐비트의 호스트 물질로 많은 각광을 받고있다. 이번 발표에서는 먼저 양자 점결함을 이용한 양자정보처리 연구에 대한 기본적인 개념들을 소개하고, 본 연구실에서 수행한 연구 결과중 h-BN의 양자 광원과 스핀 큐비트에 대한 이론 계산 연구에 대한 몇가지 결과를 요약한다. 첫번째로, h-BN의 접힌 영역, 즉 주름과 양자광원과의 상호작용에 대한 연구결과를 소개한다. 범밀도 함수론 기반의 계산 이론을 통해 공극 기반의 양자광원 후보들이 주름 최상단에 선택적으로 형성이 되고, 또한 그들의 쌍극자들이 주름의 방향으로 정렬된다는 것을 예측하였다. 이러한 예측은 광학적 실험을 통해 검증되었다. 두번째로, 범밀도 함수론 기반의 제일원리 계산을 통해 h-BN에 존재할 수 있는 새로운 스핀 큐비트 후보군을 이론적으로 제안하였다[2]. Group-IV와 V 원자로 이루어진 out-of-plane XY dimer (X, Y = C, Si, P, N)이 h-BN의 새로운 고-대칭, 큰-스핀 양자 결함 후보임을 제시하였다. 본 연구 결과는 2차원 h-BN을 활용한 양자 물질 및 소자 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

김용수 (KIST)           16:00 - 17:00

"Variational quantum eigensolver(VQE) using high-dimensional photonic quantum states"

 양자컴퓨터는 기존 디지털 컴퓨터를 이용해서 수행할 수 없거나 수행하기 매우 힘든 여러가지 연산을 수행할 수 있는 새로운 연산 방식으로 각광을 받고 있지만, 가까운 미래에 완벽하게 동작하는 양자컴퓨터를 기대하기는 힘든 것이 사실이다. 최근 급속도로 발전하는 양자컴퓨팅 기술에 따라, 구현 오류를 가지는 수십~수백 개의 큐빗 수준의 양자컴퓨팅, 이른바 Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) 수준의 양자컴퓨팅이 가능할 것으로 기대된다. Variational Quantum Eigensolver(VQE)는 NISQ 양자컴퓨터를 활용하는 대표적인 양자 알고리즘으로, 고전-양자 하이브리드 방식을 이용해 해밀토니안의 최솟값을 찾는 연산을 수행할 수 있으며, 특히 분자의 전자구조 에너지 계산에 활용되고 있다. 본 발표에서는 광자의 다중모드를 이용해 양자연산에 필요한 Hilbert space를 증가시키고, 이를 이용한 VQE 연구를 보고한다. 특히 NISQ 수준의 양자컴퓨터가 필연적으로 가질 수 밖에 없는 양자오류를 완화하는 기법을 포함한다.