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초록

한국어

측정 기반 양자컴퓨팅(MBQC)은 클러스터 상태의 그래프 구조와 측정 각도만으로 양자 회로를 구현한다. MAX K-CUT 문제를 위한 native MBQC-QAOA가 제안되었으나, 비용 해밀토니안 층에서 문제 그래프의 간선 정보가 클러스터 상태의 연 결 구조로 직접 노출된다는 한계가 있다. 본 논문에서는 Selectively Blind Quantum Computation(SBQC)에서 제안된 그래프 마스킹(Merge-and-Break)과 브리지-브레이크(Bridge-and-Break) 기법을 MBQC-QAOA 비용층에 접목하여, 서버가 수행하 는 MBQC 측정 패턴은 유지하면서도 클라이언트의 MAX-Cut 입력 그래프 토폴로지를 선택적으로 은닉하는 방법을 제안한 다. 각 비용 항(간선) 가젯에서 데이터 큐빗과 간선 보조 큐빗 사이에 매개 큐빗을 2개 삽입하고, 클라이언트가 매개 큐빗의 초기 상태(위상)를 설정함으로써 서버가 동일한 측정 기저를 사용하더라도 해당 간선이 ‘연결(bridge)’ 또는 ‘단절(break)’되도 록 한다.

영어

Measurement-Based Quantum Computing (MBQC) implements quantum circuits solely through the graph structure of a cluster state and measurement angles. While a native MBQC-QAOA for the MAX K-CUT problem has been proposed, it has a limitation where the edge information of the problem graph is directly exposed to the connection structure of the cluster state within the cost Hamiltonian layer. In this paper, we propose a method to selectively hide the client's MAX-Cut input graph topology while maintaining the server's MBQC measurement pattern. This is achieved by integrating the graph masking (Merge-and-Break) and Bridge-and-Break techniques from Selectively Blind Quantum Computation (SBQC) into the MBQC-QAOA cost layer. In each cost term (edge) gadget, two intermediate qubits are inserted between the data qubit and the edge auxiliary qubit. By allowing the client to set the initial state (phase) of these intermediate qubits, the corresponding edge can be selectively configured to 'bridge' or 'break', even when the server applies the same measurement basis.

목차

요약
ABSTRACT
1. 서론
2. 배경지식
2.1 MAX-Cut과 QAOA
2.2 Proietti 등[1]의 native MBQC-QAOA
2.3 Poshtvan 등[2]의 Selectively Blind QuantumComputation
3. 제안 기법: 비용층 토폴로지 은닉형 MBQC-QAOA
3.1 문제 정의와 위협 모델
3.2 SBQC-증강 비용 가젯
3.3 프로토콜 개요
3.4 노드 타입과 자원 오버헤드
3.5 정확성 및 블라인드성 논의
4. 시뮬레이션
4.1 SBQC Bridge/Break 단위 동작 검증
4.2 MAX-Cut(3 노드 완전그래프)에서의 QAOA(p=1) 검증
4.3 자원 및 통신 오버헤드 분석
4.4 토폴로지 은닉성 검증
5. 결론
참고문헌

저자

• 정도영 [ Doyoung Chung | 한국전자통신연구원 사이버보안연구본부 선임연구원 ] 주저자
• 김문석 [ Moon-seok Kim | 충남대학교 반도체융합학과 조교수 ] 교신저자

참고문헌