초록 ▼

- 세계 각국의 양자정보기술 분야 연구동향 파악
. 유럽, 북미, 호주, 아시아 등으로 나누어 양자정보기술에 대한 연구동향을 파악하여 동향분석보고서 작성
- 양자정보기술 개발 전략 수립
. 파악된 연구동향을 바탕으로 양자정보이론, 양자컴퓨터, 양자암호통신,양자메트롤로지, 원자시계, 양자집적광학분야의 연구개발 방향과 전락도출
-양자정보분야는 양자물리, 전자공학, 컴퓨터 공학, 광학, 수학 등 매우 다양한 분야에 걸쳐있는 융합분야로 고전적인 개념을 적용할 수 없다는 어려운 점이 있으나, 미래 정보산업의 근간을 이룰

- 세계 각국의 양자정보기술 분야 연구동향 파악
. 유럽, 북미, 호주, 아시아 등으로 나누어 양자정보기술에 대한 연구동향을 파악하여 동향분석보고서 작성
- 양자정보기술 개발 전략 수립
. 파악된 연구동향을 바탕으로 양자정보이론, 양자컴퓨터, 양자암호통신,양자메트롤로지, 원자시계, 양자집적광학분야의 연구개발 방향과 전락도출
-양자정보분야는 양자물리, 전자공학, 컴퓨터 공학, 광학, 수학 등 매우 다양한 분야에 걸쳐있는 융합분야로 고전적인 개념을 적용할 수 없다는 어려운 점이 있으나, 미래 정보산업의 근간을 이룰 것이므로 그 파급효과는 매우 클 것으로 판단된다. 양자정보분야를 연구하기 위해서는, 대부분의 외국의 연구동향이 그렇듯이, 국가주도로 대학, 연구소, 산업체가 협력하여 기초부터 응용까지를 체계적으로 접근해야 할 것이다.

Abstract ▼

Ⅱ. Purpose and necessity of the research and development
- Purpose of the research and development: To develop quantum information technology research strategy
- Necessity of the research and development
o Quantum Information Technology (QIT) guarantees unconditionally secure communications

Ⅱ. Purpose and necessity of the research and development
- Purpose of the research and development: To develop quantum information technology research strategy
- Necessity of the research and development
o Quantum Information Technology (QIT) guarantees unconditionally secure communications, and provides computing paradigm completely different from conventional classical computers. Moreover, quantum measurement surpasses the limit of classical measurement methods and provides ultra-sensitive measurement.
o In order to enable QIT, development in quantum computing devices, integrated quantum photonics, atomic clock, quantum metrology, quantum communication, quantum repeater, quantum computing architecture, quantum algorithms are needed.
o A commercial market of quantum information and communication systems worth 30 trillion won is expected to emerge by 2020, and hence as a first stage, a general-purpose and national commercial technology development is urgent.
o Therefore, the collaborations among professors at KAIST who are experts in quantum information technology that build development strategies for quantum computing, quantum sensing and quantum cryptography are extremely important for advancing related field and securing international competitiveness.
Ⅲ. Contents and scope of the research and development
a) Study of quantum information technology research trend in various countries in the world that are active in the field.
. The regions are categorized into Europe, North America, Australia and Asia, and the quantum information technology research trend is analyzed and written in a report.
b) Quantum information technology development strategy establishment
. Based on the world-wide research trend study, the direction and strategy of the research and development for quantum information theory, quantum computer, quantum communication, quantum metrology, atomic clock, and integrated quantum photonics are deduced.
Ⅳ. Outcomes of the research and development
This research comprehended and analyzed the research trend in quantum information technology, and deduced research fields that are desired to be explored by professors at KAIST whose research is focused on the related field, and furthermore, by the quantum information field in our nation. Suggestions regarding research direction is also reported
Although we were not able to achieve all of our original goals perfectly, the research provided an opportunity for the professors in related fields to cooperate, and a foundation for future collaborations and cooperation. The analysis and suggestions written in this report can be further improved and be used as a foundation for future collaborative research.
Quantum information technology integrates quantum physics, electrical engineering, computer science, photonics, mathematics and etc. Although many challenges arise as classical concepts cannot be applied, quantum information technology will become a basis for future information industry and thus brings a great ripple effect. In order to advance the research in quantum information field, as most foreign countries’ research trends exhibit, universities, research institutes, and industry must collaborate under the government’s leadership to systematically approach the field from the foundations to applications.
Ⅴ. Plan for utilization of the research and development outcomes
The contents of this report will be continuously strengthened and supplemented such that they can be utilized as a foundational reference for collaborative research in related fields. Moreover, efforts will be made for utilizing this report for related government projects.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 10
• 제1장 양자 정보 이론 ... 11
• 제1절 기술 개요 ... 11
• 제2절 기술의 중요성 및 연구 필요성 ... 12
• 제3절 국외 연구 동향 ... 13
• 제4절 결론 ... 13
• 제2장 Quantum Computing Systems ... 14
• 제1절 기술 개요 ... 14
• 제2절 기술의 중요성 및 연구 필요성 ... 19
• 제3절 국외 연구 동향 ... 20
• 제4절 결론 ... 21
• 제3장 반도체 기반 스핏 큐빗 ... 22
• 제1절 기술 개요 ... 22
• 제2절 기술의 중요성 및 연구 필요성 ... 25
• 제3절 국외 연구 동향 ... 26
• 제4절 결론 ... 28
• 제4장 Quantum Secure Communication ... 29
• 제1절 기술 개요 ... 29
• 제2절 기술의 중요성 및 연구 필요성 ... 32
• 제3절 국외 연구 동향 ... 34
• 제4절 결론 ... 36
• 제5장 Quantum metrology ... 37
• 제1절 기술 개요 ... 37
• 제2절 기술의 중요성 및 연구 필요성 ... 39
• 제2절 국외 연구 동향 ... 40
• 제4절 결론 ... 43
• 제6장 Atomic Clock ... 45
• 제1절 기술 개요 ... 45
• 제2절 기술의 중요성 및 연구 필요성 ... 47
• 제3절 국외 연구 동향 ... 49
• 제4절 결론 ... 50
• 제7장 Integrated Quantum Photonics ... 52
• 제1절 기술 개요 ... 52
• 제2절 기술의 중요성 및 연구 필요성 ... 54
• 제3절 국외 연구 동향 ... 55
• 제4절 결론 ... 56
• References ... 58
• Appendix ... 66
• 끝페이지 ... 85