Quantum Camp 2023
2018년 John Preskil이 NISQ(noisy intermediate-scale quantum, 오류가 많은 중형 규모의 양자) 시대를 선언한 이후, 현재의 기술 수준으로 구현할 수 있는 양자 컴퓨터를 활용할 방법과 그 대상이 될 만한 문제들을 찾아 나섰다. 그 과정에서 가장 유력하게 떠오른 방법 중의 하나가 변분법 양자 알고리즘(Variational Quantum Algrorithm, 이하 VQA)이다.
VQA는 양자회로를 적절한 매개변수를 써서 표현한 후 기계학습(인공지능)을 통해 양자회로를 최적화하는 방법으로, NISQ 컴퓨터의 성능을 최대로 이용할 수 있으리라 기대가 크다. 그러나 최근 인공지능의 성공에 따른 막연한 기대감이나 시행착오에 지나치게 의존하는 면도 있다는 점이 지적되었다.
이번 양자캠프는 VQA의 기본원리를 실습을 통해 익히며 VQA의 양자이득(quantum advantage) 혹은 잠재력 및 한계 등을 진지하게 토론할 기회가 될 것이다.
개요
- 기간: 2023년 7월 1일 - 8월 31일 (2개월)
- 장소: 고려대학교주관 양자대학원 세미나실 (실습 및 특강)
- 대상: 고려대학교주관 양자대학원 참여대학 3,4학년생 (휴학생 제외, 양자역학I 수강 권장). 단, 양자대학원 참여대학 소속이 아니나 대학원 진학 의사가 분명한 학생은 양자대학원 참여교수와 상담 후 참가승인서(자유양식)에 서명을 받아 함께 제출하면 대상자로 인정.
- 인원: 10 - 20 명
학습 자료
- 학습계획서 (6월 23일 수정): Xanadu에서 제안한 학습계획서로, 세부 주제에 관한 설명과 PennyLane 코딩에 대한 안내가 기술되어 있습니다.
- Python Documentation: Python 사용 설명서
- PennyLane: 양자 프로그래밍을 위한 파이썬 라이브러리
- Xanadu Quantum Codebook: 예제 중심의 양자컴퓨팅 학습자료
- M. Cerezo et al., Nature Review Physics 3, 625 (2021), "Variational Quantum Algorithms."
- K. Bharti et al., Review of Modern Physics 94, 015004 (2022), "Noisy Intermediate-Scale Quantum Algorithms."
프로그램
- 아래 일정이나 연사는 변경될 수 있습니다.
- 장소가 명시되지 않은 일정은 모두 고려대학교주관 양자대학원 세미나실(이학관 425B)에서 진행됩니다.
| 6월 30일(금) | 12:00-14:00 | 오리엔테이션 (*점심 제공, *준비물: 개인 노트북 컴퓨터) |
| 7월 03일(월) | 14:00-14:30 | [발표] 김도하(한양대학교) |
| 14:30-15:00 | [토론] 참여학생 | |
| 15:00-15:30 | [발표] 한재훈(아주대학교) | |
| 15:30-16:00 | [토론] 참여학생 | |
| 7월 06일(목) | 14:00-15:00 | [특강] 배은옥(KIAS): VQA 소개 및 개요 (1) |
| 15:15-16:15 | [특강] 배은옥(KIAS): VQA 소개 및 개요 (2) | |
| 7월 10일(월) | 14:00-15:00 | [특강] 최만수(고려대): 양자컴퓨팅 및 양자회로 소개 |
| 15:15-16:15 | [발표 및 토론] 참가학생 | |
| 7월 13일(목) | 14:00-15:00 | [특강] 최만수(고려대): Variational Quantum Circuits |
| 15:15-16:15 | [발표 및 토론] 참가학생 | |
| 7월 17일(월) | 14:00-15:00 | [특강] 황용수(ETRI): Embedding Data into Quantum Circuits I |
| 15:15-16:15 | [발표 및 토론] 참가학생 | |
| 7월 20일(목) | 14:00-15:00 | [특강] 황용수(ETRI): Embedding Data into Quantum Circuits II |
| 15:15-16:15 | [발표 및 토론] 참가학생 | |
| 7월 24일(월) | 13:00-14:00 | [특강] 이승진(ETRI): Numerical Optimization I: unconstrained optimization |
| 14:00-15:00 | [특강] 이승진(ETRI): Numerical Optimization II: interior-point method for nonlinear optimization | |
| 15:15-16:15 | [튜토리얼] 이승진(ETRI): NLOPT and canonical coordinates of quantum logic gates | |
| 7월 27일(목) | 13:00-14:00 | [특강] 이승진(ETRI): Numerical Optimization III: automatic differentiation and neural network |
| 14:00-15:00 | [특강] 이승진(ETRI): Numerical Optimization IV: optimization problem with quantum circuits | |
| 15:15-16:15 | [튜토리얼] 이승진(ETRI): Quantum circuit optimization: PennyLane and Tensorflow | |
| 7월 31일(월) | 14:00-15:00 | [특강] 방정호(ETRI): Quantum Machine Learning I |
| 15:15-16:15 | [발표 및 토론] 참가학생 | |
| 8월 3일(목) | 14:00-15:00 | [특강] 방정호(ETRI): Quantum Machine Learning II |
| 15:15-16:15 | [발표 및 토론] 참가학생 | |
| 8월 7일(월) | 14:00-15:00 | [특강] 백경현(ETRI): Variational Quantum Eigensolver I |
| 15:15-16:15 | [특강] 이나영(POSCO Holdings): Introduction to Quantum Graph Neural Network | |
| 8월 10일(목) | 14:00-15:00 | [특강] 백경현(ETRI): Variational Quantum Eigensolver II |
| 15:15-16:15 | [특강] 박찬신(POSCO Holdings): Introduction to Differentiable Quantum Circuits | |
| 8월 14일(월) | 14:00-15:00 | [특강] 배은옥(KIAS): Quantum Approximate Optimization Algorithm I |
| 15:15-16:15 | [발표 및 토론] 참가학생 | |
| 8월 17일(목) | 14:00-15:00 | [특강] 배은옥(KIAS): Quantum Approximate Optimization Algorithm II |
| 15:15-16:15 | [발표 및 토론] 참가학생 | |
| 8월 31일(목) | 13:00-18:00 | 참여학생 개인 프로젝트 발표 (* 참석자 전원에게 점심 제공 *) |
2023 Quantum Fair on VQA
2023 Special Summer Internship on VQA에 참가한 학생들이 그동안 공부한 것을 바탕으로 개별 프로젝트를 수행하여 그 결과를 발표합니다. 많은 참석과 성원 바랍니다.
- 날짜: 2023년 8월 31일(목)
- 장소: 고려대학교 아산이학관 433호
| 12:20-12:50 | 점심 | (*모든 참석자에 도시락 제공*) |
| 13:00-13:20 | 김현성(GIST) | Trotter Circuit Optimization through Adiabatic Quantum Computation |
| 13:20-13:40 | 김진수(서울대), 전유성(건국대), 한재훈(아주대) | Hamiltonian Cycle with VQA |
| 13:40-14:00 | 이세정(고려대) | Quantum Radiance Field Quantum integrated 3D Vision |
| 14:00-14:10 | 휴식 | |
| 14:10-14:30 | 김도하(한양대) | QAOA를 이용한 Traveling Salesperson's Problem 풀이 |
| 14:30-14:50 | 김성훈(고려대), 정원중(고려대), 정성훈(고려대) | Solving the Shortest Path Problem with QAOA |
| 14:50-15:10 | 송성헌(성균관대), 국성연(고려대) | Advanced Quantum Kernel Construction for Quantum Machine Learning |
| 15:10-15:30 | 박경안(성균관대) | Ground state energy를 구하기 위한 VQA 방법들의 비교 |
| 15:30-15:40 | 휴식 | |
| 15:40-16:00 | 김예림(고려대), 장재권(고려대), 양승진(고려대) | Adiabatic Quantum Optimization vs. Variational QAOA |
| 16:00-16:20 | 김경민(고려대) | Solving the Max-Cut Problem with QAOA |
| 16:20-16:40 | 김민지(덕성여대) | Two Variational Ansatz's for QAOA |
주관 및 도움
이 특별 인턴십 프로그램은 아래 기관들이 공동주관합니다.
- 고려대학교주관 양자대학원
- ETRI 양자컴퓨팅연구실
- 고등과학원
- POSCO Holdings 미래기술연구원
아울러 PennyLane을 비롯해 VQA 프로그래밍에 필요한 여러 자료 등에 관하여 아래 기관에서 도움을 주고 있습니다.