[성균관대학교 양자정보공학과] 양자컴퓨팅 알고리즘 기반 도시 인프라 관리 및 양자오류정정 양자화학 알고리즘 분야 대학원생 및 학부인턴 모집 NEW

성균관대학교 양자정보공학과 명창우 교수 연구실에서 학부 인턴 및 대학원생(석사·박사·석박통합)을 모집합니다. 양자컴퓨팅 알고리즘을 실제 도시 문제에 적용하고 양자오류정정 양자화학 알고리즘을 개발하여 재료 시뮬레이션의 양자이득(quantum advantage)을 규명하는 연구에 관심 있는 분들의 많은 지원 바랍니다!

1. 연구실 소개
1.1 양자컴퓨팅 알고리즘을 활용한 도시 인프라 관리 알고리즘 개발
본 연구실은 2026년도 양자컴퓨팅기반 양자이득도전연구 사업(양자 알고리즘 기반 서울시 내수침수 예측 및 예방형 하수관망 최적화)의 주관연구기관으로서, 서울특별시(수요처), 서울연구원, 블록에스, 글로벌 양자 소프트웨어 기업 Classiq와 컨소시엄을 이루어 양자컴퓨팅을 도시 인프라 관리의 실제 의사결정 문제에 적용하는 연구를 수행하고 있습니다.

기후변화로 극한호우가 급증하면서 도심 내수침수 피해가 반복되고 있지만, 서울시 하수관망은 총연장 1만 km가 넘는 거대 네트워크로 노후관 비율이 절반을 넘습니다. 침수 예측과 정비 계획의 진짜 병목은 관망 상태 보정, 앙상블 위험 정량화, 정비 조합 탐색을 위해 물리 모델을 수천에서 수만 회 반복 호출해야 한다는 점에 있습니다. 본 연구실은 서울시 하수관망 디지털트윈을 고전 backbone으로 두고, 이 반복 병목 구간에만 양자 알고리즘을 투입하는 양자-고전 하이브리드 의사결정 프레임워크를 개발합니다. 연구는 관측에서 추론, 위험 평가, 예방투자로 이어지는 세 개의 양자이득 문제로 구성됩니다.

• [R] 은닉상태 역추론: 희소한 침수 관측만으로 어느 관이 막히거나 끊겼는지를 양자보행·양자 백트래킹으로 역추론하여 디지털트윈을 교정
• [Q] 침수위험 정량화: 불확실한 강우 앙상블 위에서 침수 확률과 기대 피해를 양자 진폭추정(QAE)으로 산출하여 실시간 위험지도 생성
• [P] 예방형 정비 포트폴리오 최적화: 예산·시공 제약 하에서 다년도 정비사업 조합을 QAOA·양자 어닐링 등 양자 최적화로 결정

IBM·IonQ 게이트형 양자컴퓨터와 D-Wave 양자 어닐러 실기기에서 핵심 회로를 실행하여 스케일링 추세를 직접 관찰하고, 양자오류정정 기반 FTQC 자원 분석으로 고전-양자 교차점과 하드웨어 요구조건을 정량 규명합니다. 하수관망에서 검증된 방법론은 상수도·가스관·도로·교량 등 도시 인프라 전반의 유지관리 문제로 확장하는 것을 목표로 합니다.

1.2 양자오류정정(QEC) 기반 양자화학 양자컴퓨팅 알고리즘 개발
본 연구실은 양자오류정정(Quantum Error Correction; QEC)을 적용한 양자화학 양자컴퓨팅 알고리즘 개발을 목표로 연구하고 있습니다. 현재의 NISQ 장치에서는 깊은 회로가 필요한 양자화학 계산의 정확도가 잡음에 의해 제한되므로, 오류정정 부호 위에서 동작하는 제1원리 양자화학 알고리즘을 설계하고 논리 큐비트 수, T-count, 부호 거리 등 FTQC(fault-tolerant quantum computing) 자원을 정량 산정하여 실제 분자·물질 계산에서 양자이득이 성립하는 조건을 규명합니다.

아울러 변분 양자회로(VQC)를 결합한 하이브리드 양자-고전 머신러닝 포텐셜 [arXiv:2508.04098 (2025)], 행렬곱상태(MPS)·텐서 네트워크 기반 고전-양자 하이브리드 알고리즘 [arXiv:2603.08427 (2026)], 그리고 Neural Quantum States, Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo, Coupled Cluster 등 양자 다체 방법론의 자체 개발 코드(OmegaQMC) 구현(https://github.com/myung-group/OmegaQMC)을 통해 고전 계산과 양자 계산을 결합하여 실제 이득이 나타나는 조건을 분석해 왔습니다. 이러한 알고리즘은 에너지 특화 파운데이션 AI 모델 및 2차전지·전기촉매·태양전지 등 에너지 재료 연구 [npj Comput Mater (2026); Adv. Energy Mater. 14, 2402062 (2024); Nature 609, 942 (2022)]에도 적용되고 있습니다.

더 자세한 정보
• 성균관대학교 양자정보공학과 홈페이지: https://qie.skku.edu/
• 연구실 홈페이지: https://www.myung.skku.edu/

2. 합류 시 가능한 세부 연구 주제
연구실에 합류하면 아래 주제 중 하나를 주요 테마로 연구하게 됩니다. 하지만, 이외에 다른 연구 주제도 설정 가능합니다.
2.1 도시 인프라 문제의 양자 알고리즘 설계 (양자보행, 양자 백트래킹, 양자 진폭추정)
• 하수관망 은닉상태 역추론 및 침수 위험 정량화 문제의 정식화와 양자 알고리즘 설계
• 고전 최첨단 기법(MCMC, MIP, 중요도 샘플링 등)과 동일 조건에서의 양자이득 비교

2.2 도시 인프라 유지관리를 위한 양자 조합최적화 (QUBO, QAOA, 양자 어닐링)
• 예산·시공 제약 하 다년도 예방정비 포트폴리오 최적화의 양자 정식화 및 실증
• 상수도·가스·도로·교량 등 타 인프라 유지관리 문제로의 확장

2.3 양자 회로 구현, NISQ 실기기 실험 및 FTQC 자원 분석
• IBM·IonQ·D-Wave 실기기 실험과 Classiq 플랫폼 기반 회로 합성·최적화
• 양자오류정정 기반 자원 산정을 통한 고전-양자 교차점 및 하드웨어 요구조건 도출

2.4 하수관망 디지털트윈 및 AI 대리모델 개발
• 서울시 하수관망 GIS 기반 디지털트윈(EPA SWMM) 구축 및 GNN 대리모델 학습
• 시민·실무자용 침수 시뮬레이션 공개 앱(웹·모바일) 개발

2.5 양자오류정정(QEC) 기반 양자화학 양자컴퓨팅 알고리즘 개발
• 오류정정 부호 위에서 동작하는 제1원리 양자화학 알고리즘 설계 및 FTQC 자원 산정을 통한 양자이득 조건 규명
• 변분 양자회로 기반 하이브리드 양자-고전 머신러닝 포텐셜, 텐서 네트워크 기반 양자 다체 알고리즘 개발

3. 모집 대상
• 학부인턴, 석사, 박사, 석박통합 과정
• 전공: 물리, 수학, 컴퓨터공학, 소프트웨어, 전기전자, 화학, 산업공학, 토목·환경·도시공학 등 그 외에도 양자컴퓨팅, 최적화, 머신러닝 및 도시 인프라·재난 문제에 관심 있는 분 모두 환영.
• 양자역학·양자컴퓨팅 배경이 없어도 바이브 코딩과 수학적 사고에 흥미가 있다면 충분히 시작할 수 있습니다.
• 입학시기에 상관없이 연구실 인턴도 적극 환영

4. 학비 및 기타 사항
• 정부지원 과제 5개 및 기업체 과제 2개 수행 중
• 대학원생은 서울시 산하 정책연구기관인 서울연구원과 밀착하여 학위 연구를 수행할 수 있으며, 서울시 실제 하수관망 데이터와 현장 수요를 바탕으로 연구 성과가 서울시 정책·행정에 직접 반영되는 경험을 쌓을 수 있습니다.
• 서울특별시·서울연구원·블록에스·Classiq와의 컨소시엄을 통한 산·학·연·관 협력 연구 및 공공 실증 참여 기회 제공
• 글로벌 양자컴퓨팅 소프트웨어 기업 Classiq의 기업과제에 참여할 기회 제공 (양자회로 합성·최적화 및 산업 응용 연구)
• IBM, IonQ, D-Wave 등 상용 양자컴퓨터 실기기와 KISTI 양자컴퓨팅 인프라를 활용한 연구 기회 제공
• 정부출연연구기관(KRICT, KIST, KISTI) 및 현대자동차그룹, 삼성SDI 등 다양한 산업체와의 공동연구 기회 제공
• 등록금 전액 지원 (약 1,440만 원/년)
• 등록금을 제외한 기본 학생 인건비 120만 원/월 이상 지원
• 국내외 학술대회 참가 장려 및 지원
• 미국, 유럽 등 해외 유수 연구그룹 파견 예정
자세한 내용은 연구실 홈페이지에서 확인해 주세요: https://www.myung.skku.edu/

5. 모집 정보 및 연락
관심 있는 학생들은 명창우 교수(cwmyung@skku.edu)에게 언제든 자유로운 양식으로 문의해 주세요.
기타 문의사항은 연구실 최원웅 학생(wonoong5385@skku.edu)에게 연락하시기 바랍니다.

많은 관심과 지원을 부탁드립니다!