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오윤제 IITP PM "내년은 양자 투자 원년..예산 적정성 검토 중"

"지난 8월 예비타당성조사 면제를 받은 양자 관련 사업(플래그십)이 내년 2월 예산 적정성 평가를 마무리합니다. 내년이 양자 분야 투자 원년이 될 것으로 기대하는 이유입니다." 5일 엘타워에서 열린 글로벌ICT표준컨퍼런스 세션5(양자정보통신: 양자혁명시대, 표준으로 열어가는 미래)에서 정보통신기획평가원(IITP) 오윤제 PM은 '양자R&D동향 및 추진 방향' 주제발표에서 "내년 양자통신 분야 기술 개발이 본격화할 것"이라며 이같이 말했다. 이날 세션5 좌장은 한국정보통신기술협회(TTA) 강부미 단장이 맡아 진행했다. 오 PM이 언급한 예타면제 사업은 과기정통부 '양자 과학기술 플래그십 프로젝트 사업'으로 3천억 원 가량을 투입해 1천 큐비트(양자 정보처리 단위) 양자컴퓨터와 양자통신, 양자센서 등에서 핵심기술을 개발하는 사업이다. 오 PM은 "양자는 각국 글로벌 패권 경쟁이 치열한 분야"라며 "양자통신이나 센서, 컴퓨팅이 모두 기술 초기 단계"라고 덧붙였다. "양자통신은 궁극적으로 정보해킹을 방지 할 수 있고, 양자센서는 현 센서 한계를 극복한 초정밀 센싱(1나노미터 이하)에 기술 개발 목표가 맞춰져 있습니다. 이들 모두 국가 안보나 산업 측면에서 매우 중요합니다." 이들 기술의 적용 분야에 대해 오 PM은 ▲장거리 통신 ▲양자 인터넷 등에서 활용하거나 ▲스텔스 탐지 ▲배터리/반도체 제조 ▲1나노미터 이하 초정밀 탐지 등에 유용한 장점이 있다고 설명했다. 인력에 대해서도 언급했다. 오 PM에 따르면 현재 우리나라 양자 관련 박사급 인력은 2023년 기준 578명을 보유중이다. 석, 박사 인력까지 모두 포함하면 대학 826명, 출연연 273명, 기업 226명 등 국내에는 1천 325명이 양자와 관련한 업무를 진행 중이다. 두 번째 연사로 나선 ETRI 부설 보안기술연구소 권대성 책임연구원(연구위원)은 주제 '글로벌 양자 표준 경쟁에서 우위를 점하라: 표준화 전략 2025'.에서 양자 분야의 기회를 강조했다. 일부는 격차가 있지만(양자컴퓨터 등), 대부분 기술 개발이 이제 시작돼 경쟁해볼 만 하다는 목소리를 냈다. 권 책임연구원은 해외 기술 개발 현황 소개에서 △양자암호통신은 글로벌 기업 중심 △양자컴퓨팅은 거대 IT기업과 스타트업 중심 △양자센서는 미국과 유럽에서 주로 기존 기술 측정 민감도 극복 연구가 진행 중이라고 설명했다. 또 양자 네트워크는 차세대 국가 사회경제 플랫폼으로 주목받으며 국가 차원에서 나서고 있다고 덧붙였다. 국내에서는 양자암호통신 중 QKD는 SKT와 KT를 중심으로 국내 시장을 선도 중이라고 분석했다. "양자정보통신 기술은 과학기술에서 산업화로 전환하는 단계입니다. 양자키 분배 기술은 네트워크 활용 분야에서는 표준화 후기 단계에 도달했으나, 그외 기술은 표준화 초기 단계입니다." 권 책임연구원은 국내 표준화의 경우 ▲국가 차원에서는 국립전파연구원이 양자키 분배망 등에서 국가 표준 제정을 추진 중이고, ▲단체로는 TTA가 광전송망에서 양자내성암호 작용 방안 등을, ▲민간에서는 미래양자융랍포럼이 양자키 분배망 연동 관련 표준을 TTA PG225와 공동으로 추진 중이라고 언급했다. 권 책임연구원은 강연 말미에 "QKD 기술이 정말 안전한 기술이냐"고 묻고 "이걸 인정하는 규격이 나와야하고, 평가도 남들이 인정하는 방법이 나와야한다. 그런 상태가 되어야 보급이 이루어질 것"으로 내다봤다. 권 책임연구원은 또 "저가격화도 좋지만, 보안에서 문제가 없는지에 대한 증명 요구도 있다"며 "NSA(미국가안보국)도 아직 아니라는 얘기를 한다"고 말했다. 이슈 얘기도 꺼내놨다. 권 책임연구원은 "양자 컴퓨팅이나 센서 표준화는 뭘 할 것인가. 컴퓨팅 기술을 다양한 플랫폼에서 개발 중인데, 성능은 어떻게 측정할 것이냐 하는 문젝 이슈"라고 지적했다. '불가능을 현실로: 양자네트워크가 가져올 미래'를 주제로 세 번째 강연에 나선 한국전자통신연구원(ETRI) 문기원 양자센서연구실 책임연구원은 "현재 양자인터넷을 위한 양자 중계기를 연구 중이고, 양자컴퓨팅 연구도 시작했다"며 올해 진행 중인 업무부터 소개했다. 문 연구원은 "양자 인터넷 구현을 위한 유선 양자 중계기를 지난 2022년부터 4년 과제로 개발 중"이라며 "실험실내 큐비트 인코딩 및 장거리 얽힘 분배는 113km까지 구현했다"고 말했다. 문 연구원은 ETRI-KT 대전지사, ETRI-SK텔레콤 둔산사옥간 양자인터넷 테스트 전용망을 구축했다"며 " ETRI-KT 간 실환경 포함 117km 양자얽힘 분배를 75% 양자충실도로 달성했다"고 설명했다. ETRI는 또 퀀텀 텔레포테이션 실험은 81%의 양자충실도를 달성했고, 엊그제 86%까지 나왔다는 얘기를 들었다고 부연설명했다. 문 연구원은 1945년 만들어진 전자컴퓨터 에니악을 예로 들며, "당시에는 바퀴벌레를 막는 설계가 관건이었을 것"이라며 "지금은 기술 진보가 개별로 이루어지다 합쳐지며 IBM은 2033년, 일본은 2055년께 손안에 들어가는 양자컴퓨터를 예상하지만, 양자 인터넷은 7~8년 안에 이루어질 것으로 보지 않는다"고 언급했다. 마지막 연사로 나선 한국과학기술정보연구원(KISTI) 심규석 선임기술원은 '양자암호통신 서비스를 위한 해외연구동향 및 키관리 기술연구'를 발표했다. 심 기술원은 "KISTI의 과학기술연구망인 'KREONET(크레오넷) 양자암호 통신 운영 관리 및 서비스화를 위한 핵심기술 구축, 개발했다"며 "세부적으로 QKMS(양자키관리시스템) 구축 개발을 완료하고, 국가정보원과는 현재 '국가용 보안적함성 검증'을 진행 중"이라고 덧붙였다. 또 양자 암호 통신 구축 및 지원 사례로 ▲국가생명연구자원정보센터(대전-오창) 간 IDQ QKMS와 KISTI QKMS 연동 테스트 ▲KIST(광교)-경희대(국제캠) 간 10㎞ 다크파이버 기반 양자개체인증 실환경 구축 ▲부산대의 서로 독립적인 약한 결맞음 광의 장거리 양자 간설 실험 실환경 구현 등 3건을 꼽았다.

2024.11.05 23:32박희범

표준연, 국방 양자 원천기술 개발 나서

표준연이 양자 기반 국방 암호통신체계와 초정밀 탐사를 위한 양자 레이더 개발에 나선다. 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)은 23일 대전 본원에서 미래 국방 양자 원천기술 확보를 위한 '국방 양자 컴퓨팅 & 센싱 기술 특화연구센터' 개소식을 열었다. 고전적 기술 한계를 뛰어넘는 양자 기술을 기반으로 미래 국방 양자 원천기술을 연구개발하고 전문인력을 양성한다는 목표다. KRISS가 주관하고 방위사업청과 국방기술진흥연구소가 주최한 이번 행사엔 국방부와 육·해·공군, 국방과학연구소, 국방기술품질원 등 국방 관련 기관과 대전광역시, 9개 연구 참여 대학에서 50여 명이 참석했다. KRISS는 센터 유치기관이자 주관연구기관으로서 2029년까지 총 244억 원을 투입하는 국방 양자 분야 대단위 기초연구 사업을 주도한다. 센터 산하 4개 연구실에서 각각 국방 양자컴퓨팅 기술, 원격관측 한계돌파 양자 수신기, 위치·항법·시간 정보를 제공하는 초정밀 양자 PNT 기술, 유도·탐지용 소형 복합 양자센서 개발을 맡는다. 국방 양자컴퓨팅 기술 개발은 경희대가, 나머지 세 분야는 KRISS가 주관한다. 국내 고유의 국방 암호통신체계를 구축할 원천기술을 마련하고, 양자컴퓨팅을 통한 국방 분야 타당성 분석과 양자 레이더·통신을 통한 탐지 능력과 보안성 향상도 가능해질 전망이다. 이호성 KRISS 원장은 "미래 전장의 성패를 가를 국방 양자 원천기술 확보에 최선을 다하겠다"라며 "9개 참여기관과의 양자과학기술 융합연구를 통해 국방력 강화에 기여할 것"이라고 밝혔다. 최재혁 국방양자특화연구센터장은 "양자컴퓨팅·센싱 분야에서 고전적 국방 기술을 앞지를 '국방 양자 우위성'을 확보하는 것이 궁극적 목표"라고 밝혔다.

2024.01.23 15:06한세희

정부, 올해 양자 R&D-팹 구축에 1285억원 투자

정부가 올해 양자 분야에 전년 대비 32.7% 늘어난 1천285억원을 투자한다. 또 양자 소자를 위탁 제작하는 양자팹 구축을 지원하고, 산학연이 개방적으로 협력해 연구할 수 있는 플랫폼을 구축한다. 과학기술정보통신부는 10일 서울 JW메리어트호텔에서 'K-퀀텀 스퀘어 미팅'를 열고 양자 분야 소부장 국산화와 양자팹 구축 등에 1천 285억원을 투입한다고 밝혔다. 양자컴퓨팅과 통신, 센싱 등 다양한 양자 분야에 공통적으로 필요한 소재·부품·장비 국산화를 위한 핵심 원천 기술을 개발하는 '양자 공통 기반 기술 개발' 사업을 신설해 24억원을 지원한다. 주요 연구 거점에 양자인터넷 기술 개발을 위한 망을 구축하고 상용화 시험 검증과 보안 컨설팅을 제공하는 '양자 테스트베드 조성'에 2028년까지 100억원이 투입된다. 양자암호통신 장비의 산업화와 차세대 양자암호통신 기술 개발에 48억 5천만원이 새로 투입된다. 또 해외에 의존하는 양자 연구용 장비를 국내에 구축, 연구자가 광자나 이온트랩, 중성원자 등 다양한 플랫폼의 양자 연구 장비를 쓸 수 있는 양자팹을 신규로 구축한다. 60억원을 투입, 기존 양자팹 외에 2개의 신규 양자팹을 2031년까지 서로 다른 권역에 구축한다. 양자팹은 기존 반도체 클린룸에서 하기 어려운 양자소자 공정 전용 설비를 구축해 전문적 제작 서비스를 제공하고 공정 개발과 인력 양성 등을 지원하는 시설이다. 이와 함께 양자 분야 산학연의 역량을 모아 창의적 시너지를 내기 위한 종합 지원 체계인 '퀀텀 플랫폼' 구축에 나선다. 전국 주요 연구기관 간 칸막이를 허물어 초격차 기술 확보를 위한 국가 임무를 수행하는 국가기술센터(NTC)를 도입한다. 또 양자 분야 국제 공동연구를 위한 공동연구센터를 아시아 지역에도 추가 선정하기로 하는 등 국제협력을 강화한다. 이날 행사에는 이종호 과기정통부 장관, 김재완 고등과학원 교수, 김명식 영국 임페리얼대학 교수, 이호성 한국표준과학연구원 원장, 기업 임원을 비롯한 양자과학기술 주요 인사와 전문가, 유관 분야 연구자·종사자 등 450여 명이 참석했다. 이종호 과기정통부 장관은 "후발주자로서 아직은 전문인력과 인프라가 부족하지만 세계 최고의 과학기술 역량과 ICT 경쟁력을 가진 우리의 저력을 믿는다"라며 "다양한 학제와 연구자, 산학연 간 융합과 적극적인 협력을 통해 양자과학기술 강국 대한민국을 함께 완성해 나가자"라고 말했다.

2024.01.10 16:16한세희

KAIST-MIT, 양자 정보 겨울학교 개최

KAIST(총장 이광형)가 8일부터 2주간 양자 인재 육성을 위한 'KAIST-MIT 양자 정보 겨울학교'를 대전 본원에서 개최한다. KAIST와 MIT 교수진 6명이 현장에서 직접 강의한다. 8일 열리는 개교식에선 양자 시뮬레이터 개발 등의 업적으로 2001년 노벨 물리학상을 받은 볼프강 케털리 교수가 기조 강연한다. 1주차엔 케털리 교수 외에 양자정보과학 분야 전문가 세스 로이드, 초전도 큐비트 방식 양자컴퓨팅 연구자인 윌리엄 올리버 등 MIT 교수진의 강연이 이어진다. 15일부터 시작되는 2주차엔 문은국·최재윤(물리학과), 배준우(전기및전자공학부) 등 KAIST 교수진이 강연한다. KAIST 양자대학원은 이번 겨울학교를 위해 양자 정보 과학에 관심 있는 KAIST·서울대·포스텍·고려대 등 전국 13개 대학 38명의 학생을 선발했다. 양자 통신, 양자 센싱, 양자 컴퓨팅, 양자 시뮬레이터 등 양자 정보 과학 전반에 걸쳐 기본 개념과 각 분야를 대표하는 실험 소개, 기술적 한계와 대응 방안 등을 배우는 미니 코스가 함께 운영된다. 또 초전도, 광자, 중성원자를 기반으로 하는 다양한 양자 정보 과학 분야 최신 연구 결과를 학생들이 서로 질문하고 토의하는 포스터 세션이 열린다. 양자 연구 결과를 실제 활용하는 한국표준과학연구원, 한국전자통신연구원 방문 프로그램도 진행된다. KAIST는 겨울학교 참가 학생들의 교육 과정과 체제 경비 일체를 지원하며, 대전시도 함께 후원한다. 대전시는 KAIST 주관 양자대학원, 해외 선도 대학‧기업과의 협업 프로그램 지원 등을 통해 대덕양자클러스터 조성을 추진하고 있다.

2024.01.08 11:19한세희

양자정보기술 시장, "2030년 115조 5천 112억원 전망"

지난해 세계 양자정보기술 시장 규모는 25조9천24억원으로 추산된다. 앞으로 연평균 29.2% 성장해 2030년엔 155조 5천 112억 원 규모로 커질 전망이다. 또 미국은 지난해 1조 972억 원을 양자 관련 공공 분야에 투자했고, 중국은 2018년에서 2023년까지 19조 원 이상을 투자한 것으로 나타났다. 박사 학위를 가진 양자기술 핵심 인력은 국내에 403명 있는 것으로 나타났다. 한국지능정보사회진흥원(NIA, 원장 황종성)은 과학기술정보통신부 및 미래양자융합포럼(공동의장 김재완·김이한)과 함께 이같은 내용을 담은 '2023 양자정보기술 백서(개정판)'을 2일 발간했다. 양자 인터넷과 양자컴퓨터 소프트웨어 등의 최신 동향을 반영했다. 전자책 형태로 구현, 양자산업생태계지원센터(kqic.kr) 홈페이지에서도 쉽게 정보를 찾아볼 수 있다. 양자정보기술 백서는 작년에 이어 두 번째 발간된다. 메모리·리피터 등 양자상태를 전송하는 양자 네트워크의 핵심 요소기술 동향을 신규 반영하고, 양자컴퓨팅 소프트웨어 관련 내용을 추가했다. 양자기술 관련 소재·부품·장비의 국내외 산업 현황과 가치사슬 및 공급처를 제시했다. 또 양자 기술을 기존 첨단기술과 연계하기 위한 다양한 산업화 모델을 제시했다. 황종성 NIA 원장은 "양자기술의 연구개발과 산업화를 연계하는 생태계를 구축하고, 우리나라가 양자컴퓨터를 비롯하여 양자기술을 세계에서 가장 잘 활용하는 나라로 우뚝 설 수 있기를 바란다"라고 밝혔다. 김재완 미래양자융합포럼 공동의장은 "이 백서가 양자정보기술의 발전을 촉진하고, 국내 양자산업의 성장에 기여하는 데에 큰 도움이 되기를 바란다"라고 밝혔다.

2024.01.02 11:12한세희

교육용 양자컴퓨팅 장치 개발, 양자기술 장벽 낮춘다

고려대학교(총장 김동원)는 물리학과 이동헌 교수 연구팀이 일반인이나 학생들이 손쉽게 배울 수 있는 양자센싱 및 컴퓨팅 기초 실험 장치(QuLIUS, Quantum Learning and Instructional Unit for Students)를 개발했다고 13일 밝혔다. 양자기술을 접하려면 고가의 전문 실험 장치가 있어야 하는 등 비전문가에겐 진입 장벽이 높다는 한계가 있었다. 연구팀은 다이아몬드 질소-공극 큐비트를 이용, 컴퓨터 본체 크기의 이동 가능하고 상온에서 동작하는 교육용 양자 실험 장치를 제작했다. 이 장치로 하고 휘문고등학교 학생들에게 기초 실험 수업도 진행했다. 실험에 참여한 휘문고 조준혁 학생은 "처음에는 양자컴퓨팅이 뭔지 잘 몰랐는데, 수업을 듣고 양자 세계라는 것이 확률로 존재한다는 것을 알게 되었고 실험을 통해 자세히 알게 되면서 흥미를 느끼게 되었다"라며 "신기하고 재밌는 경험이어서 앞으로 더 알고 싶은 마음이 생겼다"라고 말했다. 이동헌 교수는 "아직은 기초 양자실험 수준이지만 실험 장치를 지속적으로 발전시켜 나가서 양자기술의 대중화에 기여하고 싶다"라고 밝혔다. 이 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국지능정보사회진흥원 지원으로 수행됐다.

2023.12.13 14:42한세희

측정 즉시 붕괴되는 양자얽힘, 되돌릴 방법 찾았다

양자 컴퓨터나 양자 통신은 양자얽힘 현상을 기반으로 한다. 상호작용하는 두 양자 중 하나의 상태가 결정되면, 그 순간 다른 양자의 상태도 이에 따라 결정되는 독특한 현상이다. 양자얽힘은 측정하는 순간 붕괴하기 때문에 양자얽힘을 검증해 활용하는데 어려움이 있다. 국내 연구진이 손상된 양자얽힘을 되돌리는 기술을 개발했다. KAIST(총장 이광형)는 물리학과 라영수 교수 연구팀이 약한 양자측정을 양자얽힘 검증에 도입해 양자얽힘의 직접적 검증을 진행하고, 이 과정에서 손상된 양자얽힘을 되돌림 측정을 이용해 원래대로 되돌리는데 성공했다고 10일 밝혔다. '약한 양자측정'이란 양자 상태를 측정할 때 양자 상태에 가해지는 변화를 줄이면서도 필요한 정보를 얻어낼 수 있는 양자 측정 기술이다. 약한 양자 측정을 양자얽힘 검증에 도입하면 양자얽힘을 완전히 파괴하지 않고도 양자얽힘이 존재하는지 확인할 수 있다. 약한 양자측정 이후 양자 상태에 남아 있는 양자얽힘의 양은 원래의 양보다는 적다. 연구진은 '되돌림 측정'을 도입해 줄어든 양자얽힘을 원래대로 되돌릴 수 있음을 보였다. 되돌림 측정은 손상된 양자 상태를 일정 확률로 원래대로 되돌려 양자얽힘을 원상태로 복구할 수 있다. 약한 양자측정의 역과정인 셈이다. 이러한 복구 과정은 앞서 시행한 양자얽힘 검증과 상호 교환 관계가 있다. 연구팀은 두 값을 적절히 조정해 양자얽힘의 존재를 검증함과 동시에 되돌려진 양자얽힘을 다시 활용할 수 있음을 보였다. 라영식 교수는 "이번 연구를 활용해 검증된 양자 상태를 양자 암호 키 분배, 양자 원격 전송과 같은 다양한 양자 기술 분야에 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 이번 연구는 정보통신기획평가원(양자인터넷 핵심원천기술 사업, 대학ICT연구센터지원사업)과 한국연구재단(양자컴퓨팅 기술개발사업, 중견연구자지원사업)의 지원을 받아 수행됐으며, 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 최근 출판됐다. 논문명은 Recovering quantum entanglement after its certification 이다.

2023.10.10 09:37한세희

출연연에서 양자 인력 키운다···UST, 양자 전공 신설

출연연 공동 부설 대학원인 과학기술연합대학원대학교(UST, 총장 김이환)가 양자 분야 인력 양성을 위해 양자정보 전공을 신설했다고 27일 밝혔다. 한국전자통신연구원(ETR), 한국표준과학연구원(KRISS), 한국과학기술연구원(KIST), 한국원자력연구원(KAERI), 한국과학기술정보연구원(KISTI) 등 5개 출연연이 공동으로 교수진과 커리큘럼을 구성하는 융합전공이다. UST 각 국가연구소의 특화된 양자 분야를 모아 전공을 신설함에 따라 최고 수준의 전문성과 교원 규모를 확보할 수 있고, 이미 구축된 최첨단 양자 연구장비도 활용 가능하다는 설명이다. 석·박사과정 대학원생 양성과 함께 협력연구 시너지 활성화도 기대된다. 학생들이 양자 기본이론과 양자정보 처리 실습을 통해 학술 역량을 함양하고, 양자 소재·소자, 컴퓨팅, 센싱 등 다양한 양자정보기술 관련 국책 프로젝트에 직접 참여해 다학제 연구 역량을 갖춘 인재로 성장토록 한다는 목표다. 커리큘럼은 크게 양자정보처리(12과목)와 양자소재·소자 (8과목) 분야로 구성된다. 양자물리학, 광학, 원자물리학, 양자정보개론 등 이론뿐 아니라 국가연구소의 첨단 인프라를 활용한 양자컴퓨팅 및 양자시뮬레이션, 양자프로그래밍, 양자 센싱 및 계측 등 국책 프로젝트와 연계한 연구 과목으로 커리큘럼을 구성한다. ETRI는 양자컴퓨팅, KRISS는 양자소자·양자센싱·양자통신, KIST는 양자포토닉스, KISTI는 양자암호, KAERI는 양자소재 기술 등의 과목을 운영한다. UST는 각 출연연 분야별 전문가 7명을 교원으로 임용했으며, 2024학년도 전기까지 교원 약 40명을 확보해 민간에서 양성하기 힘든 세계적 수준의 양자 석·박사 전문인력을 양성할 계획이다. 2024학년도 전기 첫 신입생을 모집한다. 김이환 총장은 "향후 국가경쟁력을 좌우할 대표적 첨단 미래전략기술 분야인 양자기술은 세계가 기술패권 경쟁을 펼치는 중요 연구 분야"라며 "UST는 국가연구소대학이 이미 확보하고 있는 스쿨별 우수 교원과 첨단 연구 인프라를 활용해 세계적 수준의 최고급 양자기술 인재를 본격 양성할 수 있도록 힘쓸 것"이라고 밝혔다.

2023.07.27 14:54한세희

[양자 시대를 묻다] KIST "다이아몬드 NV+반도체 공정 기술로 핵심 경쟁력 확보"

한국과학기술연구원(KIST) 내 양자정보연구단이 있는 건물 1층에선 공사가 한창이었다. 양자 소자를 직접 만들고 검증할 수 있는 양자 팹을 구축하는 작업이다. 서울과 수원에 흩어져 있던 연구 인력을 한곳으로 모으고, 인프라를 구축하는 등 양자 과학 연구를 확대하기 위한 노력이 진행 중이다. 건물 다른 편에 있는 연구실에선 조명을 어둡게 낮추고 광자 관련 측정을 하거나, 칩을 설계하는 연구원들의 움직임이 분주했다. 한상욱 KIST 양자정보연구단장은 최근 서울 KIST 본원에서 기자와 만나 "우리나라가 양자 분야에서 선도 국가를 빠르게 추격하고, 나아가 연구를 주도할 분야를 만들 방법은 반도체 공정 기술을 양자와 결합하는 것"이라고 말했다. 우리나라가 강점을 지닌 반도체 공정 기술을 적용, 양자 기술을 실제 기능으로 구현할 소자를 만드는 것에 집중할 필요가 있다는 것이다. 한 단장은 "현재 주요 국가들이 양자 기술을 국가적 전략 기술로 간주하고 있고, 수출 통제를 실행할 가능성도 있다"라며 "양자컴퓨터 냉각 장치 기술을 가진 핀란드처럼 다른 나라가 무시 못할 특출난 기술을 가져야 하는데, 한국에겐 그것이 반도체 소자 기술"이라고 말했다. ■ 다이아몬드 NV 기반 기술 강점, "큐비트 수 경쟁보단 오류정정 주력" KIST는 특히 다이아몬드 질소공극(NV) 방식 양자 기술 개발에 주력하고 있다. 이를 바탕으로 양자컴퓨터와 양자 통신, 양자 센서 등 양자과학기술 주요 분야 원천 기술 개발과 산업화 지원에 나선다는 계획이다. 다이아몬드 NV는 다이아몬드 내부 원자 구조의 결함을 이용해 양자 큐비트를 제어하는 방식이다. 다이아몬드를 이루는 촘촘한 탄소 원자 사이에 간혹 질소 원자가 하나 들어가 있고, 그 옆에 빈 공간이 있는 NV 센터가 생기는 경우가 있는데, 이때 전자를 큐비트로 사용할 수 있다. 초전도나 이온덫 방식 등 다른 양자 컴퓨터 기술이 민감한 큐비트를 안정적 환경에서 조작하기 위해 초저온이나 극진공 상태에서 사용해야 하는 반면, 다이아몬드 NV 센터 방식은 주변의 단단한 탄소 원자 덕분에 상온 환경에서도 쓸 수 있다. 초전도 방식 양자 컴퓨터에 필요한 거대한 냉각 장치 등이 없어도 된다. 한 단장은 "KIST는 다이아몬드 소재 연구를 오래 해 왔고, 우리나라는 양자 광학이 강하다"라며 "기술의 확대 적용 가능성이나 저변 인력 등을 따졌을 때 다이아몬드 NV 방식 기술이 가장 적합하다고 판단했다"라고 말했다. 또 그는 "큐비트 수를 늘이는 경쟁보다는 연산 오류를 줄이는 오류 정정에 초점을 두고 있다"라며 "이를 통해 우리가 잘 할 수 있는 핵심 기술을 잡고자 한다"라고 말했다. ■ 양자 분야 원천기술 + 산업화 지원 KIST는 다이아몬드 NV 방식 양자 플랫폼 기술을 반도체 공정 기술과 결합해 양자 관련 주요 활용 분야에 적용한다. 양자 컴퓨터 분야에서는 양자 연산의 유용성을 보일 수 있는 소재혁신양자시뮬레이터 개발 사업에 참여하고 있다. 한양대와 현대자동차와 함께 수소 생산과 저장, 활용에 필요한 신소재 개발을 위한 양자 시뮬레이터를 2027년까지 개발한다. 양자 통신 분야에선 나노포토닉스 기술을 활용, 양자 암호통신 장비의 가격을 낮추고 관련 시스템을 칩에 구현해 통신 산업계가 쉽게 사용할 수 있게 하는 기술을 개발했다. 중장기적으로는 양자 통신을 위한 양자 중계기를 개발한다는 목표다. 한 단장은 "양자 통신에 쓰이는 광자(빛 알갱이)는 에너지가 매우 작아 광섬유 안에서 쉽게 사라지는 문제가 있다"라며 "이를 해결하기 위해 이들의 양자 상태를 저장하고 증폭하는 중계기를 다이아몬드 NV 기술로 구현하는 연구를 하고 있다"라고 말했다. 센서 분야에선 광자를 이용한 광학 센서와 NV 센터를 활용한 자기 센서 등을 연구한다. 한 단장은 "2개의 물리량을 동시다발적으로 센싱하는 분산형 양자 센서의 원천 기술을 확보하거나, 세포 단위로 MRI를 찍는 나노 MRI 개발에 활용한다는 목표를 갖고 있다"라고 말했다. ■ 개방형 양자 연구 중심지로 KIST는 홍릉 본원에 구축 중인 다이아몬드 NV 기반 양자 팹 등의 인프라를 중심으로 외부 기업 및 연구 기관과 협력도 강화한다. KIST를 중심으로 개방형 양자 연구가 이뤄지는 셈이다. 양자 분야를 연구하는 대학 교수 10여명을 겸직연구원으로 초빙했고, KT나 네이버 클라우드, SDT, 현대자동차 등에서도 연구원들이 방문한다. 그는 "이름만 걸어 놓는 협력 연구가 아니라 실제로 일주일에 한번 방문하며 한 장소에서 자연스럽게 어울릴 수 있는 환경을 조성하려 한다"라고 말했다. 양자 통신 시스템을 반도체 공정 기술을 활용해 칩 형태로 만들거나, 국내 스타트업이 현장에 양자 장비를 적용하며 노하우를 쌓을 수 있다. 장기적으로 방대한 데이터에 대한 AI 기계학습을 양자 컴퓨팅으로 실시하는 방안도 찾는다. 한 단장은 "현재 양자 기술은 지속가능한 기술로 정착하느냐 한때의 붐으로 사라지느냐 기로에 섰다"라며 "지속적 발전을 위한 선순환 구조가 필요한 때"라고 말했다. 이를 위해선 좋은 연구 성과가 나오고, 이것이 산업화로 이어져 양자 기술로 인한 변화를 사회가 느껴야 한다. 또 이런 변화를 보고 인재들이 양자 분야로 들어와야 선순환 구조가 완성된다. 그는 "양자 분야에서 과거 안 될 것으로 보았던 일들이 이젠 되고 있어, 양자 산업 혁신이 가능해질 것 같다"라며 "양자의 근원적 원리를 연구할 과학자와 양자 기술을 현실에 접목할 엔지니어가 모두 많이 필요한 시점"이라고 말했다.

2023.07.27 08:43한세희

표준연-KAIST 양자 인력 키운다···양자대학원 공동운영 협약

한국표준과학연구원과 KAIST가 손잡고 양자 인력을 공동 육성한다. 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)과 KAIST(총장 이광형)는 10일 KRISS 대전 본원에서 양자대학원 공동운영을 위한 업무협약을 체결했다. 두 기관은 국내 양자 생태계 조성 및 양자 분야 국가 경쟁력 강화를 위해 양자정보과학기술 전문인력을 양성할 양자대학원을 공동운영하기로 합의했다. 지난 2월 설립된 양자대학원은 이번 협약을 기점으로 올 가을학기부터 학사운영을 시작한다. 양 기관의 공간을 공동 캠퍼스로 삼아 KRISS 연구진과 KAIST 교원이 학생을 공동 지도하고, 물리·전자·정보 등 다학제 분야의 전공과목을 공동 개발해 운영한다. KRISS는 매년 양자대학원에 최대 10억 원 이내의 연구비를 지원한다. 총 지원기간은 9년이며, 3년마다 양 기관이 운영 결과를 고려해 연장할 방침이다. 박현민 원장은 "KRISS는 2000년대 초 양자기술연구소 설립 이래 양자통신‧양자센싱‧양자컴퓨팅 등 양자 분야 전반에 걸쳐 독보적 성과를 축적해왔다"라며 "이 같은 현장경험을 KAIST의 우수한 교육 프로그램에 접목해 양자 강국 실현을 위한 인적자원 마련에 이바지할 것"이라고 말했다. 이광형 총장은 "이번 협약은 대학과 정부출연연구기관의 긴밀한 협력을 통해 연구와 교육의 시너지를 극대화하는 의미 있는 시도"라며 "앞으로 양자대학원 공동운영을 통해 우리나라 양자 분야 국가경쟁력 강화와 전문인력 양성에 기여할 수 있길 바란다"라고 밝혔다.

2023.07.10 14:06한세희

2031년 1천 큐비트 양자컴퓨터 개발···도시간 통신실증 추진

우리나라가 2031년까지 1천 큐비트 양자컴퓨터를 개발한다. 100km급 양자 네트워크를 개발해 도시 간 통신 실증을 추진하고, GPS 대체 등이 가능한 첨단 양자센서를 개발한다. 2035년까지 정부가 양자 분야에 2조 4천억원을 투입, 양자과학기술 수준을 최선도국의 85% 수준으로 끌어올린다. 과학기술정보통신부는 27일 서울 동대문디자인플라자(DDP)에서 열린 '퀀텀 코리아 2023'에서 이같은 내용의 '대한민국 양자과학기술 전략'을 발표했다. 양자 과학기술에 대한 국가 전략이 나온 것은 이번이 처음이다. 지난 1월 윤석열 대통령이 스위스 취리히연방공과대학에서 양자 석학과 대화한 내용을 반영, 양자과학기술에 대한 중장기 비전과 종합적인 발전 전략을 담았다. '2035년 글로벌 양자경제 중심국가'를 목표로 ▲우리 기술로 양자컴퓨터 개발·활용 ▲양자 인터넷 강국 ▲세계 최고 수준 양자센서로 세계 시장 선점 ▲국방 및 첨단 산업과 융합 등을 통해 양자경제 시대를 열어나간다는 비전을 제시했다. 선도국에 비해 뒤쳐진 기술 수준을 신속히 따라잡기 위해 임무지향적 연구개발을 추진한다. 양자 인재를 키우고, 양자 팹을 구축해 양자 산업화 시대를 대비한다. 우리나라의 반도체 역량을 적극 활용한 민간 주도 양자 파운드리 시대를 연다는 목표다. ■ 도전적 연구 개발과 산업 인프라 구축 2027년 50큐비트급, 2031년 1천 큐비트급 초전도 기반 범용 양자컴퓨터를 개발한다. 여러 기술 방식이 경쟁하는 상황을 감안, 이온 포획이나 광자, 반도체 스핀, 고체점결함 등 다양한 방식의 양자컴퓨터 기술에 대한 도전적 연구개발을 강화한다. 고전 컴퓨터와 양자 컴퓨터를 연계한 하이브리드 방식 기술 개발과 양자 소프트웨어 개발도 지원한다. 양자통신 분야에선 2030년대 100㎞급 양자 네트워크를 개발해 도시 간 실증을 추진하며, 민관 공동으로 전국망급 유선 양자암호통신 실증 및 확산을 추진한다. 양자센서 분야에선 GPS가 필요없는 항법, 첨단 산업센서, 양자 레이다 등 고전센서 한계를 돌파하는 양자센서를 기업과 공동 개발한다. 양자 소자 공정 개발과 시험검증, 소부장 기술을 위한 연구 환경을 조성하기 위해 개방형 양자 팹을 확충하고, 양자 분야 스타트업을 육성한다. 민관 협업 대규모 통합 연구개발 사업도 추진한다. ■ 인력 양성-국제 협력 강화 양자물리적 원리와 현상을 이래하는 양자 핵심 인력이 현재 400명 이하로 파악되는데, 이를 2천 500명으로 늘인다는 목표다. 양자 분야 학과를 신증설하고, 양자대학원과 선도연구센터 등을 지원한다. 전자공학 전공자 등을 양자 시스템 구현 및 제어 등이 가능한 양자 엔지니어로 키워 양자 융합인력 생태계를 육성한다. 미국·유럽연합(EU) 등 양자 선도국과 국가 차원 기술 동맹을 강화해 공동 연구와 인력 교류를 확대하고, 양자 연구용 소재‧부품‧장비에 대한 공급망을 구축한다. 또 양자 레이더·라이더와 양자 항법 등 양자과힉기술을 적용한 신개념 무기 체계 개발 연구에 나서고, 기존 암호체계 붕괴에 대비한 차세대 양자내성암호 전환에 대비한 기술 개발을 추진한다. 양자 분야 산학연 협력 촉진을 위한 국내외 기업 및 기관 간 다양한 협력 양해각서 체결도 이루어졌다. 과기정통부는 석박사 학생 및 산업 종사자들이 글로벌 양자 기업에서 교육 훈련을 받을 수 있도록 IBM 및 아이온Q와 양자 전문인력 양성 협력 양해각서를 맺었다. 한국전자통신연구원, 한국표준과학연구원, 메가존클라우드, 포스코홀딩스, 퀀텀머신즈, 파스칼 등이 공동 개술개발, 인력교류 등을 위해 10여건의 기관 간 협력양해각서를 체결했다. 이종호 과기정통부 장관은 "대한민국이 양자과학기술 개발에는 늦게 뛰어들었지만, 아직 본격적인 산업화는 되지 않아서 골든타임의 기회는 남아 있다"라며 "양자융합인재 양성, 임무지향형 연구개발, 양자산업기반 마련 등 핵심과제들을 꼼꼼히 챙겨 대한민국이 글로벌 양자경제 중심국가로 대도약하기 위해 기반을 튼튼히 만들어 나가겠다"라고 밝혔다.

2023.06.27 16:25한세희

양자 물질 새로운 상태, 국내 연구진이 발견했다

국내 연구자들이 새로운 양자 물질 상태를 발견했다. 동국대학교 임현식 교수 공동연구팀은 극저온 실리콘 금속에서 스핀 구름들의 응축 현상을 통해 새로운 양자 물질을 발견하고 규명했다. 금속에서 스핀 구름을 이용한 새로운 '보스-아인슈타인 응축' 현상을 발견한 성과다. 한양대 김은규·신상진 교수와 동국대 정연욱 교수 등이 함께 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부 기초연구사업(중견연구 및 기초연구실) 등의 지원으로 수행됐으며, 학술지 '네이처 피직스(Nature Physics)'에 6일(현지시간) 게재됐다. 스핀 구름이란 금속이나 반도체 내에 형성된 자유 전자들이 자성을 가리는 현상이다. 도체나 반도체 안의 불순물이 스핀을 갖게 되면 스핀이 주위 자유 전자들에 의해 생성된 스핀 구름에 가려지는 '콘도 효과'가 일어난다. 스핀구름은 전기 저항이 없어 자기부상열차, 자기공명영상장치(MRI) 등에 활용 가능한 고온 초전도 현상에서 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 하지만 응집물질물리학 분야에서 스핀구름 형성과 이들 간 상호작용에 의한 새로운 양자 물질에 대한 연구에는 아직 난제가 많다. 연구팀은 양자컴퓨터 소자 관련 연구를 하던 중 우연히 실리콘 금속에서 그동안 학계에 보고되지 않은 특이한 신호를 발견, 이를 소자나 측정기기의 오류가 아닌 새로운 양자역학적 물질일 것이라 생각하고 연구를 시작했다. 스핀구름 연구는 극저온에서 측정해야 하는 제약 등 여러 실험적 어려움과 해석의 한계 때문에 선행 연구가 극히 적었지만, 연구팀은 포기하지 않고 2015년부터 연구를 지속해왔다. 그 결과, 실리콘 금속에서 관측된 것은 물질의 상(相) 중 고체·액체·기체·플라스마에 이어 1990년대 발견된 '보스-아인슈타인 응축' 상태 특성을 갖는 새로운 물질임을 분광학 및 전기 전도도 측정을 통해 밝혀냈다. 보스-아인슈타인 응축 상태란 광자나 헬륨-4 같은 보손 입자들이 극저온에서 같은 에너지 상태를 공유해 새로운 물질 상태가 되는 현상을 말한다. 온도가 내려가면 활발히 움직이던 보손 입자들이 빠르게 움직이는 단일 입자의 기체 상태에서 점점 액체같이 응축된 상태가 되고, 결국 새로운 양자역학적 특성이 나타나게 된다. 인도 과학자 사티엔드라나타 보스와 알버트 아인슈타인이 이론적으로 예견했었다. 실리콘에 인을 많이 도핑한 실리콘 금속을 이용해 영하 272.15℃의 극저온에서 스핀 구름들을 응축하면 새로운 양자 물질이 존재할 수 있음을 세계 최초로 발견하고 규명하는 데 성공한 것이다. 이번 연구는 금속 및 반도체에서 스핀-스핀 상호 작용을 이해하고 고온 초전도체를 포함한 다양한 강상관계 물질을 연구하는 데 기여할 것으로 기대된다. 강상관계 물질이란 구성 입자들이 강하게 상호작용을 해 일반적인 도체나 부도체에서 보이지 않는 특이한 현상을 나타내는 물질을 말한다. 또 굉장히 낮은 온도에서 전기전도도가 변한다는 점을 활용해 고정밀 센서로 활용하거나, 스핀구름의 상태를 제어해 양자컴퓨터 큐비트 소자에 응용할 수도 있으리란 기대다. 임현식 교수는 "이번 연구를 통해 또 다른 양자 응축상태를 생성하고 제어할 수 있다면 양자 소자 기술에 적용 가능할 것으로 기대된다"라며 "후속 연구를 통해 순수 금속에서 스핀 구름들의 농도 변화에 대한 다양한 스핀 구름의 물성을 이해하는 것이 중요하다"라고 밝혔다.

2023.02.07 01:00한세희

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