미래 양자기술 동향과 생태계분석 (컴퓨팅/센서/양자암호 통신/양자점 | 양장본 Hardcover)

미래 양자기술 동향과 생태계분석 (컴퓨팅/센서/양자암호 통신/양자점 | 양장본 Hardcover)

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Vendor: 지식산업정보원 - R&D정보센터
Type: 컴퓨터공학/과학개론
SKU: 9791158622053
Categories: ALL BOOKS
Tags: 미래양자기술동향과생태계분석컴퓨팅센서양자암호통신양자점양장본Hardcover 컴퓨터/IT_컴퓨터공학
Description
양자컴퓨터 기술에서 우위를 차지하기 위한 세계 각국의 경쟁이 갈수록 치열해지고 있다. 양자컴퓨터는 많은 정보를 한 번에 처리할 수 있는 컴퓨터이다. 산업 전반의 효율성을 향상시키고 잠재력을 끌어올릴 차세대 핵심 기술로 주목받고 있다. 미국 구글과 IBM은 슈퍼컴퓨터의 성능을 능가하는 양자컴퓨터를 개발 중이고, 중국도 관련 기술 확보에 적극적이다. 미국과 중국의 기술 주도가 심화되는 상황에서 한국 대기업들은 글로벌 기업과의 협력을 강화하는 중이고, 스타업들은 자체 연구와 기술 개발에 집중하고 있다. 시장조사업체 인사이드 퀀텀테크놀로지에 따르면, 글로벌 양자컴퓨팅 시장 규모는 2025년 7억8000만 달러(약9372억원)에서 2029년 26억달러(약3조1241억원)까지 성장할 것으로 전망했다.

한편 양자암호통신은 통신망 구간을 오가는 데이터를 양자의 특성을 활용해 보호하는 기술이다. 의료, 공공, 산업, 금융 등 민감한 정보를 데이터베이스(DB)에 저장하는 분야에서 양자암호통신은 필수로 요구되는데, 양자 기술로 생성한 암호키는 이론상 해킹 자체가 불가하다는 장점이 있다. 시장조사기관 마켓앤마켓은 글로벌 양자암호 시장이 2018년 1억달러에서 2023년 5억달러로 연평균 38% 성장할 것으로 전망했다. 최근 국내 통신 3사는 2021년 한해 공공·민간 부문에서 양자암호통신망을 구축하였다. SK텔레콤과 KT는 암호키분배(QKD) 기반, LG유플러스는 양자내성암호(PQC) 기술을 기반으로 양자암호통신망을 각각 구축했다. 또한 통신3사는 2022년 올해 과기정통부와 함께 ‘양자암호 전용회선’의 세계 최초 서비스를 목표하고 있다.

이에 본원 R&D정보센터에서는 미래산업 및 국가안보 차원에서 반드시 주도권을 확보해야 할 ‘양자기술’의 기술격차를 뛰어넘고자 관련 기관들의 분석 정보자료를 토대로 「미래 양자기술 동향과 생태계분석 -컴퓨팅/센서/양자암호ㆍ통신/양자점-」 을 발간하였다. 1편은 양자컴퓨터 기술개발과 양자컴퓨팅 알고리즘 연구 동향을 수록하였으며 2편에서는 양자센서 개발과 양자 정보기술을 활용한 양자암호통신과 차세대보안 신기술 연구 동향을, 3편에서는 양자점 소재를 활용한 다양한 산업 분야 적용사례를 수록하였다. 아무쪼록 본서가 학계ㆍ연구기관 및 관련 산업 분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.

2022. 04.
저자

R&D정보센터

목차

제Ⅰ편양자컴퓨터혁명과양자기술
1장국내외양자기술투자·정책-기술수준/특허/국제표준화-
1.주요국양자기술(QuantumTechnology)정책동향
1)양자기술개념및중요성
(1)기존디지털기술의한계
(2)양자정보기술의등장
(3)국내외동향
2)양자정보기술의전략적중요성
3)주요국의양자정보통신정책동향
(1)미국
(2)EU
가.영국
나.독일
다.네덜란드
라.프랑스
(3)중국
(4)일본
(5)러시아
(6)한국
가.양자기술(QuantumTechnology)연구개발투자전략
A)이번전략수립의의의
B)전략주요내용
나.국가과학기술자문회의산하제1회양자기술특별위원회
A)[제1호,심의]양자기술특별위원회운영계획(안)
B)[제2호,보고]우리나라양자기술현황및지원방향(안)
2.양자정보기술의발전방향과특허/표준화현황
1)양자정보기술의발전방향및각국의지원현황
(1)중국
(2)미국
(3)유럽
(4)일본
(5)한국
2)양자정보기술특허동향
3)양자기술관련국제표준화동향
(1)서론
(2)본론
(3)결론
3.양자정보기술의산업적용
1)양자정보기술적용가능한산업분야
2)양자컴퓨팅기술과보험산업발전전망
3)양자기술과미래무기체계발전전망
(1)양자레이다
가.양자레이다원리
나.양자레이다현황
A)현황
B)무기체계활용전망
(2)양자암호통신
가.양자암호통신원리
나.양자암호통신현황
(3)양자센서
가.양자센서원리
나.양자센서현황
다.양자센서무기체계활용전망
(4)결론

2장양자우월성시대,양자컴퓨터연구개발동향
1.풀스택(Full-stack)양자컴퓨터기술현황
1)풀스택양자컴퓨터기술동향
(1)양자컴퓨터와기존컴퓨터의차이점
(2)양자컴퓨터연구의개략적역사
(3)풀스택양자컴퓨터의요소
가.큐비트(양자데이터)
나.양자-고전인터페이스
다.제어및호스트프로세서
라.양자펌웨어(저급프로그래밍언어)
마.양자고급프로그래밍언어
바.추상화와최적화
2)풀스택양자컴퓨터연구동향
(1)해외연구동향
가.산업계동향
A)IBM社
B)구글社
C)IonQ社
D)Quantinuum社
E)아마존社
F)Q-CTRL社
G)QuantumMachine社
나.연구소및학계동향
A)QSCOUT프로젝트
B)AQT프로젝트
C)STAQ프로젝트
D)EPiQC프로젝트
E)QF프로젝트
F)OpenSuperQ프로젝트
G)AQTION프로젝트
H)QSLI프로젝트
(2)국내연구동향
3)향후기술전망
2.범용양자컴퓨터주요동향
1)기술동향
2)산업동향
3)양자컴퓨터구현
(1)양자컴퓨터유형및개발현황
(2)디지털방식범용양자컴퓨터구현에필요한조건
(3)아날로그방식양자컴퓨터:D-WaveSystem예시
(4)양자컴퓨터기술개발이슈와동향
4)시장동향및전망
5)R&D투자동향
3.양자컴퓨터수십큐비트(qubit)구현기술및연구동향
1)이온포획장치를이용한양자컴퓨터
(1)이온포획장치소개
가.큐빗초기화(Initialization)
나.큐빗의양자상태측정(Quantumstatedetectionofqubit)
다.양자게이트
A)1-큐빗게이트
B)2-큐빗게이트
(2)수십에서수백개의이온큐비트를사용하는양자컴퓨터개발
가.많은수의진동모드를이용한대규모화
나.이온이동을이용한대규모화
다.이온광자얽힘을이용한대규모화
(3)결론과전망
2)광학기반양자컴퓨터
(1)광자큐비트생성과제어그리고검출
(2)큐비트개수를늘리기위한노력
(3)광집적회로에서의큐비트생성과제어
(4)실리콘광도파로에서큐비트생성
(5)광학기반양자시뮬레이션
3)초전도양자컴퓨터의현재수준과활용,전망
(1)초전도양자컴퓨터
(2)양자오류보정
(3)현재하드웨어기술수준
(4)양자알고리즘과NISQ시대양자컴퓨터의활용
(5)대표적인실용적양자알고리즘
(6)앞으로의전망과남은문제들
4.확장형양자컴퓨팅을위한나노·소재기술
1)기술의정의및범위
(1)양자컴퓨팅의특징
(2)양자컴퓨터의구조
(3)양자정보플랫폼소재
(4)플랫폼요소기술
가.양자게이트:큐게비트의중첩상태를변화시키는메커니즘
나.결맞음시간을활용하는기술
다.양자에러보정
(5)큐비트에러요소및성능검증
(6)성능검증방법
2)기술동향
(1)양자컴퓨팅발전현황
(2)초전도큐비트
(3)이온트랩
(4)반도체양자점큐비트
(5)고체점결함큐비트
(6)위상큐비트
3)산업동향
(1)시장전망및규모
(2)기업현황
가.세계기업현황
나.국내기업현황
4)양자컴퓨팅혁신을위한나노·소재기술동향
(1)기술동향
가.초전도큐비트
A)주요소재및특성
B)주요양자잡음원인
C)핵심이슈
D)확장성(scalability)을가진소재이슈
나.이온트랩큐비트
A)핵심이슈
B)주요소재및특징
C)주요양자잡음원인
D)확장성을위한소재이슈
다.반도체양자점큐비트
A)핵심이슈
B)주요소재및특징
C)주요양자잡음원인
D)확장성을위한소재이슈
라.점결함큐비트
A)핵심이슈
B)주요소재및특징
C)주요양자잡음원인
D)확장성을위한소재이슈
마.위상큐비트
A)핵심이슈
B)주요소재및특징
C)확장성을위한소재이슈
(2)산업동향
5.양자광원기술연구동향
1)연구배경
2)이상적인양자광원
3)양자광원의종류
(1)비선형광원
(2)원자이온
(3)색중심/결함
(4)반도체양자점
4)양자광원의응용
(1)양자키분배
(2)양자계측
(3)양자컴퓨팅(양자정보처리)

3장양자알고리즘연구와양자컴퓨팅활용전망
1.양자정보처리및양자알고리즘
1)양자알고리즘
(1)양자알고리즘의기본요소
가.양자푸리에변환(QuantumFourierTransform,QFT)
나.양자위상추정(QuantumPhaseEstimation,QPE)
(2)Shor알고리즘
가.주기찾기문제로변환
나.Shor알고리즘의회로구조
(3)Grover알고리즘
가.Grover알고리즘의구조
A)Oracle연산자
B)확산연산자
C)Grover연산자
나.Grover연산자의기하학적의미와반복횟수
2)연속적인숨은대수문제에대한양자알고리즘
(1)연속적인숨은부분군문제
가.이산숨은부분군문제(discretehiddensubgroupproblem)
나.연속숨은부분군문제(continuoushiddensubgroupproblem)
(2)연속적인숨은이동문제
가.이산숨은이동문제(discretehiddenshiftproblem)
나.연속숨은이동문제(continuoushiddenshiftproblem)
(3)결론
3)양자오류정정부호와서피스부호
(1)연구배경
(2)SurfaceCode
가.Toric부호
나.양자오류채널모델
다.서피스부호의오류정정과정
라.Threshold분석
마.논리적연산자
(3)결론및전망
2.양자컴퓨팅과양자연산기술동향
1)광자큐빗을이용한양자연산기술
(1)양자연산을위한요소기술
가.광자큐빗생성
나.광자큐빗제어
A)양자게이트
B)범용양자게이트
다.광자큐빗검출
라.집적양자포토닉스
(2)Noisyintermediatescalequantum
(3)결론
2)양자계산화학응용
(1)고전컴퓨터를이용한양자화학
(2)양자컴퓨터를이용한양자계산화학
가.VariationalQuantumEigensolver(VQE)
나.GaussianBosonSampling
(3)결론
3)대규모양자컴퓨팅회로3차원시각화기법연구동향
(1)연구배경
(2)양자컴퓨팅회로시각화
(3)양자컴퓨팅시각화요구사항및효과분석
(4)대규모양자컴퓨팅회로의3D회로시각화
(5)결론
3.양자컴퓨팅활용기술과전망
1)양자컴퓨터투자전망
2)양자컴퓨팅활용분야와사례
(1)신약개발시간단축
가.로슈,CQC와‘양자컴퓨팅’AD신약개발파트너십
나.멘텐AI,D-웨이브와협력
(2)은행업무효율
가.골드만삭스
나.독일증권거래소
(3)교통혼잡해소
가.포드와마이크로소프트
나.마이크로소프트와토요타
다.폭스바겐과보쉬

제Ⅱ편양자센싱·양자암호통신연구
1장양자센서연구개발동향및활용전망
1.양자물리기반정밀측정기술연구동향
1)양자소자/양자물성측정과학기술
(1)연구배경
(2)수직방향반데발스결합평면접합터널링소자를이용한양자물성정밀측정
(3)나노역학계양자소자를이용한양자물성정밀측정
(4)양자소자를활용한차세대전자/광학소자응용
(5)결론
2)초정밀광주파수원자시계연구동향
(1)연구목적
(2)원자시계의원리와광시계
(3)광시계에사용되는원자나이온
(4)초미세선폭레이저와광주파수빗
(5)원자나이온을이용한주파수측정
(6)시간단위의재정의와새로운과학
3)단일광자기반미래광도표준연구동향
(1)연구목적
(2)빛의복사선속측정에대한표준
(3)매우약한빛을측정하는광자계수검출기
(4)단일광자의필요성
(5)미래의광도표준
4)원자의비고전양자상태기반계측학연구동향
(1)연구목적
(2)원자기반양자계측학
(3)양자얽힘과양자피셔정보
(4)비고전양자상태를이용한측정
(5)비고전양자상태의적용
5)황화납양자점감지막을통해감도가개선된수소센서개발
(1)연구배경
(2)연구방법
가.황화납양자점(PbSQDs)합성
나.소자제작및측정방법
A)수소가스감지막형성
B)수소가스센서제작
C)측정방법
(3)결과및고찰
가.나노결정황화납양자점

출판사 서평