초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
무지연, 초저전력 뉴로모픽 회로를 구성하기 위하여 대표적 양자 기술 소자인 초전도 나노와이어 단일광자 검출기와 실리콘포토닉스 광도파로를 결합한 플랫폼을 개발한다. 이에 다시 초전도 회로를 추가함으로써 뉴로모픽 연산에 필수적인 비선형 활성 함수를 구현하고, 광도파로 시냅스 연결을 통해 단위 뉴런 소자를 완성한다. 보다 장기적으로, 다수의 뉴런을 연결한 다층 퍼셉트론을 구성하여 기계 학습 추론에 활용한다.

○ 전체 내용
제안된 연구개발 목표 달성을 위해 전체 과제를

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
무지연, 초저전력 뉴로모픽 회로를 구성하기 위하여 대표적 양자 기술 소자인 초전도 나노와이어 단일광자 검출기와 실리콘포토닉스 광도파로를 결합한 플랫폼을 개발한다. 이에 다시 초전도 회로를 추가함으로써 뉴로모픽 연산에 필수적인 비선형 활성 함수를 구현하고, 광도파로 시냅스 연결을 통해 단위 뉴런 소자를 완성한다. 보다 장기적으로, 다수의 뉴런을 연결한 다층 퍼셉트론을 구성하여 기계 학습 추론에 활용한다.

○ 전체 내용
제안된 연구개발 목표 달성을 위해 전체 과제를 아래의 소규모 부분 과제들로 분할하여 개별 수행한 후 최종적으로 종합한다.
첫째, 시스템의 기초 소자인 초전도 나노와이어 단일광자 검출기 소자를 자체 공정을 통해 개발한다. 둘째, 1개의 초전도 나노와이어 검출기에 다수의 광도파로가 연결된 구조를 제작하여 인공 뉴런 및 N개 시냅스 간 연결을 구성한다. 셋째, 초전도 회로를 이용하여 뉴로모픽 연산에 필수적인 비선형 활성 동작을 모사한다.
부분 과제들을 최종 종합하여 뉴로모픽 컴퓨팅에 사용되는 단위 뉴런을 단일 광자 - 초전도 회로를 기반으로 완성한다. 더 나아가, 제작된 단위 뉴런을 상호 연결하여 다층 퍼셉트론 시스템을 구성 후 기계학습에 활용한다.

○ 2차년도
● 목표
단위 시냅스로 기능하는 광집적회로 도파로 결합형 광자수 분해 검출기 하드웨어 소자 제작

● 내용
실리콘 포토닉스, 리튬니오베이트 포토닉스 등 대표적은 광집적회로 소자 플랫폼의 도파로와 결합된 초전도 나노선 단일광자 검출기 (superconducting nanowire single-photon detector, SNSPD) 를 제작 후 측정한다.

이를 위한 기초가 되는 극저온 광섬유-광집적회로 칩 패키징, 극저온 SNSPD 전기 신호 측정 및 변환 시스템 구축이 필요하다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
제작된 광자수 분해 검출기를 바탕으로 초전도 회로 및 저온 LED를 추가하여, 뉴로모 픽 컴퓨팅의 핵심 기능인 비선형 활성 함수를 구현할 수 있다.

뿐만 아니라, 광자수 분해 검출기는 뉴로모픽 컴퓨팅 뿐 아니라 다양한 응용에 필요한 양자 광소자로 널리 쓰일 수 있는 원천 기술로 활용될 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 3
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 4
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 4
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 5
• 3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 5
• 4) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 9
• 5) 연구개발비 사용실적 ... 11
• 4. 다음 연도 연구개발계획 ... 11
• 1) 연구개발 목표 및 내용 ... 11
• 2) 국내외 관련 분야 환경변화 ... 11
• 3) 연구개발 추진전략 ... 11
• 4) 연구개발 일정 및 기대 성과 ... 11
• 5) 연구개발비 사용 계획 ... 11
• 6) 사업화 추진 계획 ... 12
• 7) 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 12
• 끝페이지 ... 12