초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
연구목표 : 반도체 양자점 기반의 고효율 집적 양자 광원 개발
1) 확정적 단일 광자/얽힘 광자 생성이 가능하고
2) 다양한 파장 선택 가능성을 갖으며
3 )나노 광학구조와 결합을 통한 고효율 양자 광원 생성 및 제어가 가능하고
4 )집적 소자화와 확장성의 가능성이 높아 양자 센싱/이미징등 실제 응용 분야에 적용할 수 있는 양자광원 소자 구현

○ 전체 내용
(1) 고품위 반도체 양자점 성장 기술
- 밀도/위치/파장 제어형 반도체 양자점

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
연구목표 : 반도체 양자점 기반의 고효율 집적 양자 광원 개발
1) 확정적 단일 광자/얽힘 광자 생성이 가능하고
2) 다양한 파장 선택 가능성을 갖으며
3 )나노 광학구조와 결합을 통한 고효율 양자 광원 생성 및 제어가 가능하고
4 )집적 소자화와 확장성의 가능성이 높아 양자 센싱/이미징등 실제 응용 분야에 적용할 수 있는 양자광원 소자 구현

○ 전체 내용
(1) 고품위 반도체 양자점 성장 기술
- 밀도/위치/파장 제어형 반도체 양자점 성장
- 양자광원 생성 위한 높은 회전 대칭성 고품질 양자 구조 성장 기술 개발
(2) 고효율 확정적 단일광자 광원 어레이 소자 기술
- 나노 광학 구조 설계, 제작을 통한 높은 광추출 효율, 확정적 단일광자 제어 소자 기술
- 단일광자 광원 파장 제어 기술 및 광도파로, 광섬유와 높은 효율 결합 기술
- 집적 단일광자 광원 다채널 어레이 모듈 제작 및 특성 평가 기술
(3) 양자점 기반 확정적 얽힘광원 소자 기술
- 국소 응력, 전기장 제어를 이용 Fine-structure splitting 제거를 통한 얽힘광원 생성 기술
- 고효율 얽힘광원의 집적 소자 제작 및 특성 평가 기술
(4) 양자광원 측정/평가/제어/검증 기술
- 극미세, 초고속 분광 분석 및 주위 환경과의 상호작용 최소화를 위한 광제어 기술 개발
- 단일 양자점 양자 광원에 대한 단광자, 얽힘 광자 특성 평가 기술 개발

□ 연구개발성과
- 금속방울 식각을 통한 대칭적 양자점 성장 기술 개발
- 고효율 나노광학구조와 결합된 고효율 단일 양자점 소자 개발
- 다차원 양자 분광 시스템 구축
- 양자광원 위치, 파장 제어 기술
- 원거리 광자 매개 양자 상호작용을 위한 단광자 펄스 shaping 기술
- 초분해능, 고선명도 고체 큐비트 광학 이미징 기술
- 양자 광원 광섬유 집적 소자 및 어레이 양자 광원 개발
- 양자 광원 광학 회로 집적 기술
- 양자광원 파장 제어/얽힘 생성 기술

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
(활용 계획)
o 양자 센싱/이미징 기술은 정밀 계측, 차세대 LiDAR 개발, 초정밀 분광 센싱 등 기존 측정 기술의 한계를 극복함으로서 국방 안보, 대기환경 이미징, 의료 이미징 등 다양한 미래 기술에 적용 가능
o 양자 광원의 개발은 양자센서 및, 양자암호통신, 양자시뮬레이션 등 다양한 양자 기술의 구현 및 고정밀 이미징, 고정밀 센싱, 대용량 고속 정보처리, 정보보호 등 정보사회의 발전을 가속
o 양자 현상 연구, 양자 소자, 정밀 제어 등 다양한 신기술 들은 현재 한계에 부딪힌 기존 반도체 기술의 어려움 극복 방안 제시, 기존 반도체 산업에 활용 가능

(기대효과)
o 정밀한 측정 기술의 확보는 국가 과학 발전 수준 뿐 아니라 국가 안보와도 매우 밀접하게 연관
- 양자 센싱/이미징 기술과 같은 신기술 등장은 점차 기존 기술 수준을 위협
- 양자 기술 확보를 통해 국가 시스템 안전성 확보 및 경제적, 산업적 손실을 사전에 방지
o 정밀 계측/이미징 기술은 가깝게는 GPS부터 레이저 간섭 기반의 중력장 측정 시스템에 이르기까지 현재 주위 산업과 생활 전반에 사용
- 기존 기술에 사용하는 고전 광원을 양자 광원으로 대체함으로써 비교적 쉽게 기술 적용이 가능
- 가까운 시일에 적용 가능한 양자 응용 기술로 손꼽히고 있어 미래 계측/이미징 시장의 크기를 넓힐 수 있을 것으로 기대
o 양자 광소자 기술은 양자 정보 통신을 위한 핵심 요소 기술로서 성공적인 신기술 개발을 통해 미래 산업 기술 연구의 선점, 사업 기회의 증가와 함께 고부가가치 시장을 창출 할 것으로 기대

(출처 : 요약문 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 6
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 가. 주제 ... 9
• 나. 기술 개발의 필요성 ... 10
• 다. 기술 개발 내용 ... 11
• 라. 기존 기술과 비교 ... 12
• 마. 과제 제안 기술 ... 14
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 16
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 46
• 1) 연구수행 결과 ... 46
• 2) 목표 달성 수준 ... 59
• 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 원인분석 ... 59
• 1) 목표 미달 또는 미흡한 연구결과에 대한 원인(사유) 자체분석 내용 ... 59
• 2) 미달 또는 미흡한 결과물에 대한 보완 활동 ... 60
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 60
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 61
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 62
• 1) 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획(활동계획) ... 62
• 2) 주요 성과활용 (기대)성과목표 ... 64
• 3) 성과활용·관리 추진체계 ... 64
• 4) 기타 ... 64
• 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 65
• 8. 연구개발비 사용실적 ... 66
• 끝페이지 ... 70