오창훈 연구실

본 연구는 얕은 깊이의 선형 광학 회로를 이용한 보손 샘플링의 양자 계산 우위 달성 가능성을 조사합니다. 특히 로그 깊이 영역에 제한된 보손 샘플링의 평균 경우 경직성을 확립하고, 손실 환경의 로그 깊이 포크 상태 보손 샘플링과 로그 깊이 가우시안 보손 샘플링에 대한 경직성을 도출합니다. 이러한 복잡도 이론적 배경은 얕은 깊이 보손 샘플링의 고전 시뮬레이션 경직성을 제공하여 노이즈에 더 강건한 양자 우위 입증으로 나아가는 중요한 단계가 될 것으로 기대합니다.

본 연구는 광학 매개변수 증폭기와 선형 간섭계를 이용한 분산 양자 센싱 시스템을 제안합니다. 제안된 방식은 양자 피셔 정보로 결정되는 최적 한계에 가까운 감도를 달성하며, 기존 균형 호모다인 검출 방식 대비 높은 대역폭과 손실 허용성을 제공합니다. 변위 센싱에서 높은 광자 손실에 대한 손실 허용성을 입증하며, 현재의 양자 광자 기술로 구현 가능합니다.

본 연구는 노이즈가 있는 매직 상태가 양자 회로의 고전 시뮬레이션 가능성에 미치는 영향을 특성화합니다. 매직 성분만 노이즈가 있고 기본 상태, 연산, 측정은 효율적으로 시뮬레이션 가능한 자원 중심 노이즈 모델을 채택하여, 제어된 오류를 가진 근사 고전 샘플링 알고리즘을 개발하고 다항식 시간 실행 조건을 증명합니다. 이 프레임워크는 Clifford 기저 큐비트 회로와 matchgate 기저 페르미온 회로에 적용되며, 구체적인 임계값과 런타임 스케일링을 제시합니다.

본 연구는 적응형 측정을 갖춘 가우시안 회로에서 양자 평균값 문제를 분석합니다. 적응형 측정 단계가 적을 때 입력 상태에 비가우시안 자원이 많아도 효율적인 고전 알고리즘이 존재하지만, 제약이 적은 경우는 계산적으로 어렵습니다. 이는 적응형 측정-피드포워드 단계 수로 매개변수화된 고전 시뮬레이션 가능성과 양자 이점 사이의 명확한 복잡도 경계를 제시합니다.