Quantum Annealing
Quantum Annealing
연구 배경 (Motivation)
기존 무선 통신 네트워크의 복잡한 최적화 문제(NP-hard)를 극복하기 위해 차세대 컴퓨팅 기술인 양자 어닐링(Quantum Annealing, QA) 도입
Overcoming the computational complexity of NP-hard problems in wireless networks using Quantum Annealing (QA).
연구 목표 (Target Application)
다중 UAV(무인항공기) 기반 네트워크의 전송률 극대화 (클러스터링, 서브채널 및 전력 할당 동시 최적화)
Maximizing the sum rate in multi-UAV networks by jointly optimizing clustering, sub-channel assignment, and power allocation.
핵심 기술 (Methodology)
복잡한 조합 최적화 문제를 QUBO 모델로 변환하고, 독자적인 QA 알고리즘을 적용하여 시스템 성능과 연산 속도를 획기적으로 개선
Formulating combinatorial problems into simplified QUBO models and utilizing novel QA algorithms to achieve fast and efficient optimal solutions.
연구 배경 (Motivation)
양자 어닐링 하드웨어의 제한적인 연결성으로 인해 발생하는 큐비트 체인(Chain) 임베딩의 오버헤드 및 노이즈 유발 오류 문제 극복
Overcoming hardware connectivity constraints in quantum annealing, where embedding logical variables into physical qubit chains limits scalability and increases noise-induced errors.
연구 목표 (Target Application)
체인 길이에 따른 노이즈 누적과 체인 끊어짐(Chain Break) 현상을 분석하여, 시스템 신뢰성을 높이는 '임베딩 인지형 기저 노이즈 프레임워크' 구축
Developing an embedding-aware baseline noise framework to analyze chain break mechanisms and improve the reliability of quantum annealing devices.
핵심 기술 (Methodology)
체인 끊어짐 확률 및 분산 누적 모델을 설계하고, D-Wave Advantage2 Zephyr 프로세서 실험을 통해 실제 하드웨어의 상관 노이즈(Correlated noise) 특성을 규명하여 최적의 체인 강도(Chain-strength) 조율 지침 제시
Modeling variance accumulation and empirically validating on the D-Wave Advantage2 Zephyr processor to identify correlated hardware noise effects, thereby providing quantitative guidelines for optimal chain-strength tuning.
Research Focus
1) Noise modeling and optimization of annealing schedules for robust quantum annealers.
2) Development of hybrid quantum-classical algorithms for real-world applications (e.g., logistics, scheduling).
Quantum Machine Learning
연구 배경 (Motivation)
IoT 실내 측위 기술로 초광대역(UWB)이 각광받고 있으나, 장애물로 인한 비가시선(NLOS) 신호 지연 및 측위 오류를 해결하기 위해 정밀한 신호 분류 기술이 필수적임
Addressing accuracy degradation in UWB-based indoor positioning systems caused by non-line-of-sight (NLOS) signal propagation errors in obstacle-rich environments.
연구 목표 (Target Application)
기존 머신러닝을 뛰어넘는 하이브리드 양자 합성곱 신경망(HQCNN)을 제안하여, UWB 신호(LOS/NLOS)를 정확히 분류하고 실내 측위 성능을 극대화
Classifying UWB signals to enhance indoor positioning accuracy using a novel Hybrid Quantum Convolutional Neural Network (HQCNN) architecture.
핵심 기술 (Methodology)
고전적 신경망 계층에 양자 임베딩 및 변분 양자 회로(VQC) 기반의 필터를 결합하여 학습 효율성을 높이고, 실제 채널 임펄스 응답 데이터를 통해 모델의 우수성 검증
Integrating classical layers with quantum embedding and variational quantum circuits as convolutional filters, demonstrating superior signal classification performance over classical benchmarks.
Research Focus
1) Design and computationally efficient optimization of parameterized quantum circuits (PQCs) for advanced feature extraction.
2) Development of hybrid quantum neural networks for scalable, high-dimensional data processing in complex systems.
On-Device AI
연구 배경 (Motivation)
녹내장으로 인한 비가역적 시력 상실을 예방하기 위해, 정확하고 효율적인 조기 진단 및 자동화된 예측 모델의 필요성 대두
Addressing the critical need for accurate and efficient early diagnostic methods to prevent irreversible blindness caused by glaucoma.
연구 목표 (Target Application)
시신경유두(OD) 및 시신경 함몰(OC) 영역의 정밀 분할(Segmentation)을 통한 자동화된 녹내장 예측 및 분류 성능 극대화
Enhancing automated glaucoma classification and early diagnosis through the precise segmentation of the optic disc (OD) and optic cup (OC).
핵심 기술 (Methodology)
UNet 아키텍처에 트랜스포머 기반 어텐션(Attention) 및 CBAM 모듈을 결합하고 다중 스케일 손실 기법을 적용하여, 주요 벤치마크 데이터셋(REFUGE, RIM-ONE 등)에서 최고 수준의 진단 정확도(최대 96%) 달성
Integrating transformer-based attention and CBAM into a UNet architecture with multiscale losses, extracting critical spatial features to achieve state-of-the-art classification accuracy across multiple benchmark datasets.
Research Focus
1) Model compression, quantization, and computationally efficient optimization of lightweight AI models for edge devices.
2) Development of adaptive, privacy-preserving on-device learning systems for real-time processing in low-power IoT environments.