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• 양자정보통신

  양자정보통신은 양자역학의 원리를 활용한 정보 통신 기술입니다.
  양자비트(qubit)라는 단위로 정보를 처리하며, 기존의 고전적인 방법과는 다른 방식으로 데이터를 전송하고 암호화할 수 있습니다.
  양자 중첩(superposition)과 얽힘(entanglement) 같은 양자 역학적 현상을 이용하여 더 높은 수준의 보안성과 성능을 제공합니다.

  양자 정보통신의 핵심 개념

  양자 중첩(superposition)

  컴퓨터의 비트(Bit)는 0 또는 1 중 하나의 값을 가지지만,
  양자 큐비트(Qubit)는 0과 1을 동시에 가질 수 있는
  중첩(superposition) 상태가 가능합니다.
  이를 통해 병렬 연산이 가능해져 계산 능력이 극대화됩니다.

  양자 얽힘(Entanglement)

  두 개 이상의 입자가 서로 강하게 연결되어 있어, 공간적으로 떨어져 있어도
  한쪽 상태가 바뀌면 다른 쪽도 즉시 영향을 받는 현상입니다.
  이를 이용하면 초고속 데이터

  양자 텔레포테이션(Quantum Teleportation)

  실제 물리적 물질이 아닌 정보를 얽힘을 이용하여 한 지점에서
  다른 지점으로 전송하는 기술입니다. 이는 미래의 초고속 정보통신 기술로
  주목받고 있습니다.

• 응용 분야

  양자정보통신은 안전한 정부 통신, 은행 거래, 군사 통신, 개인 정보 보호 등
  다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.
  현재 세계 여러 나라와 기업(구글, IBM, 중국 과학원 등)이 양자 통신 및
  양자 컴퓨팅 기술 개발에 적극적으로 투자하고 있으며, 일부 국가에서는
  양자 암호통신망을 실험적으로 운영하고 있으며 향후 5~10년 내에
  상용화가 이루어질 것으로 예상됩니다.

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양자 정보통신의 주요 기술

양자 키 분배(Quantum Key Distribution, QKD)

양자 채널을 통해 암호 키를 교환하여 도청을 방지하는 기술로써 대표적인 프로토콜은 BB84, E91 등이 있다. 이미 상용화된 기술이며 중국, 유럽, 미국, 한국 등이 시스템의 저가격화 및 대중화를 위하여 QPIC(Quantum Photonic Integrated Circuit,양자 광 집적회로) 기반의 연구를 활발하게 진행하고 있고 있다.

양자 난수(Quantum Random Number Generator, QRNG)

기존 난수 생성기는 알고리즘 기반이므로 예측 가능성이 있는 반면에 양자 난수는 양자의 불확정성 원리를 이용하여 완전히 예측이 불가능한 난수(Random Number)를 생성 가능하기 때문에 양자 암호통신에서 양자 키분배용 암호 키를 생성하는데 사용되고 있으며 주요 기업으로는 ID Quantique(스위스), SKT(한국), Toshiba(일본) 등이 있다.

양자 인터넷(Quantum Internet)

양자 얽힘(Entanglement)과 양자충첩(Superposition) 활용하여 기존 인터넷보다 보완성이 뛰어난 네트워크를 구축하는 기술로써 양자 인터넷의 핵심 목표는 완전한 보안 통신 (해킹 불가능한 양자암호)과 양자 컴퓨터간 연결(양자 클라우드 컴퓨팅)이 가능하고 장거리 양자 얽힘 분배를 통해 양자 네트워크 확장하는 것이다.
주요 연구로는 중국의 2016년 양자 위성 "묵자호(墨子号, Micius)" 발사 → 최초의 장거리 QKD 실험 성공했으며 미국과 유럽의 DARPA, NASA, IBM, Google 연구 진행 중이고 대한민국은 ETRI, KIST 등에서 양자 네트워크 구축하여 개발하고 있다.

양자 통신 위성

기존 광섬유 기반 양자 통신은 거리 제한(약 1000km 이하) 존재하기 때문에 위성을 이용하면 장거리 양자 통신 가능 (대륙 간 통신도 가능)하고 양자 얽힘(Quantum Entanglement)과 양자 키 분배(QKD, Quantum Key Distribution) 기술을 이용하여 안전한 통신을 제공하는기술이다.
주요 연구로는 중국의 묵자호가 세계 최초의 양자통신 위성으로 1200km 거리에서 양자 키 분배(QKD) 성공하였으며 중국-오스트리아 간 7600km 양자 암호 통신 실험 성공했다. 유럽우주국(ESA)의 양자 통신 위성 연구를 위하여 SAGA 프로젝트를 2027년에 수행할 예정이며 ESA 주도로 EU 양자 통신 네트워크 구축 목표로 지상-위성 간 양자 암호 기술 검증중에 있다. 미 국방고등연구계획국(DARPA), NASA에서 양자 위성 연구 진행 중이며 미래 국방 및 금융 보안 통신망 구축 목표로 하고 있다.
대한민국은 ETRI & KAIST 연구 진행 중이며 2023년에 ETRI(한국전자통신연구원)에서 QKD 기술 개발하였고 2030년까지 국내 최초 양자 통신 위성 발사 목표로 하고 있다.