양자정보통신(Quantum Information Communication Technology)으로 대변되는 퀀텀 기술은 20세기 말에 등장한 새로운 기술로서 양자역학의 원리에 입각하여 정보를 저장, 전송 그리고 처리하는 과정에 관한 테크놀로지입니다.

 

양자역학과 IT기술이 접목된 양자정보통신 기술은 해킹이 불가능한 완벽한 통신네트워크 보안과 정보처리 속도의 천문학적인 향상을 제공해 줄 수 있습니다. 또한 올해 노벨물리학상에 양자물리학 양자컴퓨터 분야가 선정되면서 더욱 큰 관심을 불러일으키고 있습니다.

 

최근 미국, 일본, 중국, 유럽, 호주 그리고 싱가폴이 적게는 연 1천억 원, 많게는 연 1조 원 이상을 양자정보통신 기술의 개발에 투자하고 있는 현실은 바로 이 기술이 제공하는 무한한 잠재력 때문이라고 해도 과언은 아닐 것입니다.

하지만 아쉽게도 우리나라는 IT 분야에서는 세계 선두를 달리고 있지만 양자정보통신기술에 관한 관심은 그동안 미흡했던 것이 현실입니다.

 

다행히도 올해 4월 지식경제부에서 발표한 차세대 성장 동력 ‘IT 10대 핵심기술’의 하나로 양자정보통신 기술이 선정되는 등 국내에서도 양자정보 기술에 관한 관심이 어느 때 보다도 높아지고 있습니다.

 

이에 이 책이 대학, 연구소, 기업 그리고 정부 등 양자정보통신 기술의 현황과 앞으로의 전망에 대해 이해하고 정책적인 결정을 내리는데 도움이 되기를 바랍니다.

 

 

 

제1장 양자정보통신 기술(양자컴퓨터, 양자암호)의 개요 및 특성
  제1절 양자정보통신 기술의 중요성
  제2절 양자물리학과 양자정보통신 기술
    1. 양자물리학의 정의
    2. 양자물리학과 고전 물리학의 차이
  제3절 양자컴퓨팅
    1. 양자컴퓨터의 개요
    2. 양자컴퓨터의 특징
  제4절 양자암호
    1. 양자암호의 개요
    2. 양자 암호키
    3. 양자암호의 활용
    4. 양자암호의 국내외 현황
  제5절 양자정보통신 기술의 개요
    1. 양자정보통신 기술의 개요
    2. 양자정보통신 기술의 이해를 위한 수학적 기초
  제6절 양자 얽힘(Quantum entanglement)의 개요
    1. 양자 얽힘
  제7절 양자 전송(Quantum teleportation)
    1. 양자 전송(Quantum teleportation)의 개요
    2. 양자 전송(Quantum teleportation)의 활용 예
  제8절 양자게이트의 기초
    1. 양자게이트의 구성 방법
    2. 컴퓨터의 연산과정
    3. 논리게이트 구성
  제9절 양자 오류 정정
  제10절 양자점 양자컴퓨터
    1. 실험적 구현을 위한 시도
    2. 양자비트
    3. 연구 방향

제2장 국내외 양자정보통신 기술 동향 및 분석
  제1절 국내외 양자정보통신 기술 동향
    1. 양자정보통신 기술의 개요
    2. 양자정보통신 기술 실현을 위한 극복 과제
    3. 양자정보통신 기술 전망
  제2절 국내외 양자정보통신의 기술 및 연구 현황
    1. 국내외 양자정보통신의 기술 현황
    2. 국내 양자정보통신 연구 현황
      가) 양자 정보 통신
      나) 양자 컴퓨팅
      다) 양자 정보 과학
      라. 주요연구 결과
        1) Entanglement-assisted Codeword Stabilized(EA-CWS) quantum codes    
           Pasted Graphic 15.bmp
        2) Operator CWS(OCWS) codes
    2. 국외 양자정보통신 연구 현황
      가) 양자 정보 통신
        1) 유럽
        2) 북미
        3) 아시아
      나) 양자 컴퓨팅
        1) 유럽
        2) 북미
        3) 아시아
        4) 오세아니아
      다) 양자 정보이론
        1) 유럽
        2) 북미
        3) 아시아
        4) 오세아니아
  제3절 국내외 양자정보통신 기술의 연구 지원 및 분석
    1. 국내 양자정보통신 기술의 연구 지원 및 분석
    2. 국외 양자정보통신 기술의 연구 지원 및 분석
        가) 국외 양자정보통신 관련 전체 지원 규모 분석
        나) 국가별 세부 연구 투자 규모 분석(일본, 호주, 유럽, 미국의 사례 분석)
          1) 미국
          2) 유럽
          3) 일본
          4) 호주
  제4절 국가별 양자정보통신 연구 방향 분석
    1. 미국
      가) 연구방향
      나) 대표 연구 기관
      다) 대표 연구 분야
    2. 유럽 연합
      가) 연구방향
      나) 대표 연구 기관
      다) 대표 연구 분야
    3. 일본
      가) 연구방향
      나) 대표 연구 기관Ⅰ
      다) 대표 연구 분야
      라) 대표 연구 기관Ⅱ
      마) 대표 연구 분야
    4. 중국
      가) 연구방향
      나) 중국의 양자 조절 연구 국가 중대 과학 연구 계획 분야의 과학기술 계획 2011년도 주요 지원 방향
      다) 대표 연구 기관
      라) 대표 연구 분야
    5. 싱가포르
      가) 연구방향
      나) 대표 연구 기관
      다) 대표 연구 분야
    6. 호주
      가) 연구방향
      나) 대표 연구 기관
      다) 대표 연구 분야
    7. 오스트리아
      가) 연구방향
      나) 대표 연구 기관Ⅰ
      다) 대표 연구 분야
      라) 대표 연구 기관Ⅱ
      마) 대표 연구 분야
    8. 스페인
      가) 연구방향
      나) 대표 연구 기관Ⅰ
      다) 대표 연구 분야
      라) 대표 연구 기관Ⅱ
      마) 대표 연구 분야
  제5절 양자정보통신 관련 특허에 대한 통계 분석
    1. 특허 분석을 통한 각국의 양자 기술 분야별 연구 현황
      가) 양자암호화 분야
      나) 양자 오류 정정부호 분야
      다) 양자 인터페이스 분야
      라) 양자 얽힘 유지 기술 분야
    2. 양자 기반 기술에 대한 국가별 특허 분석 결과
  제6절 각국의 기술 수준 분석 및 주요 출원 국가에 관한 정보 분석
    1. 양자 분야별 기술 수준 격차 분석
    2. 양자분야 출원 현황 분석을 통한 국가별 기술수준 비교
    3. 출원인 분포 현황 분석
    4. 주요 출원 국가 및 연구 현황

제3장 양자정보통신의 산업 동향 및 파급효과
  제1절 양자정보통신 기술 전망과 파급효과
    1. 양자통신 기술 분야
      가) 광섬유
      나) 양자 중계기(Quantum repeater)
      다) 자유공간(free space) 양자통신
    2. 양자 전자소자 분야
    3. 광통신 소자 기술 분야
    4. 양자컴퓨터 분야
  제2절 양자정보통신 모델 분석
  제3절 양자정보통신 시스템 구성을 위한 기반 기술
    1. 양자통신 시스템의 구성요소
      가) 검출기(Detector)
      나) 소스(Source)
      다) 중계기(Repeater)
  제4절 양자통신 프로토콜을 이용한 통신 시스템의 시장 전망

제4장 양자정보처리 및 통신 로드맵
  제1절 2012년 국내 양자정보 처리 및 통신 로드맵   
    1. 광섬유
    2. 자유공간
    3. 리피터(repeater)
    4. 최근 연구 동향
  제2절 양자컴퓨터
    1. 양자 컴퓨팅[3-5]
      가) Few-qubit applications
      나) Quantum interfaces
      다) Fault-tolerant gates and architectures
      라) 국내 연구 현황
    2. 양자 게이트
      가) Superconducting circuits
        1) 최신 기술
        2) 장점 및 단점
        3) 단기 목표(3~5년)
        4) 장기 목표(10년 이상)
      나) Semiconductor quantum dots
        1) 최신기술
        2) 단기 목표(3~5년)
        3) 장기 목표(10년 이상)
        4) 국내 연구현황
  제3절 양자정보 과학
    1. 내결성(fault-tolerance)과 오류 정정 부호
      가) 양자통신 분야
      나) 위상학적 양자 정보 처리 및 계산 분야
      다) 전망과 예측

 

제6장 양자물리학의 기초
  제1절 인식의 전환
  제2절 디랙Dirac에 의한 계통적 서술
  제3절 산책하면서 고전 역학 알아보기
  제4절 양자 역학으로의 진입로
    1. 양자역학의 공리(Postulate)
  제5절 불확정성 원리Uncertainty principle
  제6절 양자 단진자Harmonic oscillator 문제
  제7절 각운동량의 고유벡터Angular momentum eigenstates
  제8절 전자기장의 양자화Quantization of Electromagnetic fields
  제9절 섭동이론Perturbation theory
  제10절 제2 양자화Second quantization
  제11절 밀도 연산자Density operators
  제12절 결맞음 상태Coherent state
  제13절 압착 상태Squeezed state
  제14절 원자와 복사장 간의 결맞은 상호작용coherent interactions between atoms and fields
  제15절 Jaynes-Cummings 모델
  제16절 양자 상태 벡터의 시간 전개evolution of quantum state와 양자 정보처리
  제17절 정보의 계량화measure of information