국가전략기술 양자 이야기

안녕하십니까. 한량나그네입니다.
오늘은 국가전략기술 양자 이야기를 해볼까 합니다.

 
양자 기술은 더 이상 쪼갤 수 없는 물리량의 단위를 '양자'에 기반하여, 양자 역학의 원리를 ICT에 적용해
정보 전송과 연산 수행의 새로운 가능성을 열어주는 기술입니다.

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국가전략기술로서의 양자

 
양자 기술의 주요 특성으로는 복제 불가능성, 중첩성, 얽힘 현상, 불확정성이 있습니다.
중첩성은 두 가지 성질을 동시에 가지는 특성으로, 예를 들어 큐비트는 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있습니다.
 
얽힘 현상은 두 개 이상의 양자가 특정한 관계를 맺어 서로의 상태에 영향을 주는 특성이며, 불확정성 원리는
입자의 정확한 운동량과 위치를 동시에 파악할 수 없음을 의미합니다.
 
양자 기술의 범위는 크게 양자 컴퓨팅, 양자 통신, 양자 센싱으로 볼 수 있습니다.
양자 컴퓨팅은 양자 역학적 현상을 이용해 큐비트 기반의 확률적, 가역적 연산방법을 사용하는 컴퓨팅 기술입니다.
 
양자 통신은 송 수신자 사이에서 단일 광자 또는 공유된 얽힘상태를 이용해 양자 정보를 전달하는 기술로
보안성과 효율성을 극대화 할 수 있다.

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국내 양자기술의 위치와 잠재력

 

우리나라는 양자 R&D 후발국으로 15년 이상 지원을 통해 성장해온 선도국에 비해 기술수준이 낮고,
인력과 인프라 기반이 미흡한 실정입니다.
 
2000년대 중반부터 준비한 미국이나 유럽, 일본, 중국같이 선도국에 비해 양자 이론이나 초전도, 저온 물리 등
기반 기술뿐만 아니라 HW/SW 분야에서도 기술 수준이 낮은 상황입니다.
 
양자 컴퓨팅 분야의 선도국들은 50-70큐비트의 양자컴퓨팅 시스템 시제품을 개발하고, 일부는 클라우드 서비스로
제공하여, 큐비트 확장과 오류 보정을 포함한 성능 고도화를 추진하고 있습니다.
 
반면 우리나라는 8큐비트 양자 프로세서를 개발했으며 소자와 기반 기술, 소프트웨어와 알고리즘 개발 역시
선진국에 비해 뒤쳐져 초기 단계에 머물러 있습니다.
 
양자 통신 분야의 선도국은 초기 상용화 수준의 양자암호통신 시범 서비스를 운영 중이며, 100KM 전송 한계를
극복하고 유무선 채널 다변화를 위한 연구를 진행하고 있습니다.
 
양자 센서 선도국들은 의료와 네비게이션 같은 시장성이 큰 분야에서 상온 동작이 가능한 소형화 연구를 진행하고 있습니다.
우리나라에서는 실험실 단위에서 초소형 원자시계, 양자 자기장 자이로센 시제품들을 개발하고 있습니다.
 
양자 기술의 파급효과로 고도의 네트워크 보안, 초고속 계산, 초정밀 계측을 가능하게 하여 4차 산업혁명의 주요 산업들을
한 단계 발전시킬 것으로 전망합니다.
 
예를 들어, 제조 및 물류 분야에서는 고성능 양자컴퓨터를 활요한 빅데이터 분석으로 최적화 문제를 해결할 수 있으며,
자율주행 분야에서는 야자기반 측위센서를 통해 차량의 움직임과 교통 흐름을 실시간으로 분석하여 자율 무인주행 실현에
기기여할 수 있습니다.

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오늘은 국가전략 양자기술 이야기에 대해 알아보았습니다.
다음 블로그 주제는 양자 중점기술분야에 대해 알아보도록 하겠습니다.