그림 I-1-1. 글로벌 양자기술 분야별 시장 전망 43

그림 I-1-2. 국내 양자기술 분야별 시장 전망 44

그림 I-1-3. 양자기술 기반 글로벌 매출의 산업별 구성비 45

그림 I-1-4. 양자기술 기반 글로벌 매출의 제품 종류별 구성비 45

그림 I-1-5. 글로벌 양자통신 부문별 시장 전망 46

그림 I-1-6. 국내 양자통신 시장 전망 47

그림 I-1-7. 수요산업별 글로벌 양자 키 분배(QKD) 시장 전망 49

그림 I-1-8. 수요산업별 글로벌 기타 양자통신 시장 전망 50

그림 I-1-9. 글로벌 양자센싱 부문별 시장 전망 52

그림 I-1-10. 국내 양자센싱 시장 전망 52

그림 I-1-11. 부문별 글로벌 양자센싱·이미징 시장 전망 54

그림 I-1-12. 부문별 글로벌 양자자력계 등 기타 시장 전망 55

그림 I-1-13. 수요산업별 글로벌 양자센싱·이미징 시장 전망 56

그림 I-1-14. 수요산업별 글로벌 양자자력계 등 기타 시장 전망 57

그림 I-1-15. 글로벌 양자컴퓨팅 부문별 시장 전망 58

그림 I-1-16. 국내 양자컴퓨팅 시장 전망 59

그림 I-1-17. 구축방식별 글로벌 양자컴퓨팅 시장 전망 60

그림 I-1-18. 애플리케이션별 글로벌 양자컴퓨팅 시장 전망 61

그림 I-1-19. 수요산업별 글로벌 양자컴퓨팅 시장 전망 62

그림 I-2-1. 주요국 양자분야 정책 및 입법 현황 66

그림 I-2-2. 미국 양자 이니셔티브 추진 타임라인(2017~2021) 69

그림 I-2-3. 미국 내 양자기술 생태계 70

그림 I-2-4. 미국 내 양자기술 생태계 71

그림 I-2-5. 미국 내 양자인터넷 설계 75

그림 I-2-6. 미국 양자 이니셔티브 추진 타임라인(2017~2023) 75

그림 I-2-7. 양자선언문의 기술개발 로드맵 77

그림 I-2-8. 5대 전략적 연구 어젠다 78

그림 I-2-9. EU 양자지원 계획 및 정책의 흐름 80

그림 I-2-10. QuantERA의 양자기술 발전 목표 81

그림 I-2-11. 유럽 연합의 양자 기술 지원 현황 82

그림 I-2-12. 영국 NQTP 거버넌스 체계 및 투자 83

그림 I-2-13. 6개 이니셔티브 추진내용 88

그림 I-2-14. 캐나다 BC주 CREATE 프로그램 93

그림 I-2-15. 캐나다 국가양자전략 세부 분야 94

그림 I-2-16. 중국 양자기술 연구 관련 주요기관 현황 96

그림 I-2-17. 일본, 양자 미래사회 비전 실현을 향한 개관 101

그림 I-2-18. 일본의 양자기술 분야 문제점 및 대응 방향 102

그림 I-2-19. 양자기술 연구개발 투자전략 115

그림 I-2-20. 미래양자융합포럼 조직도 118

그림 I-2-21. 양자과학기술 및 양자산업 육성에 관한 법률 주요내용 120

그림 I-2-22. 양자기술 전략로드맵 121

그림 I-2-23. 대한민국 양자과학기술 비전 및 정책목표 122

그림 I-2-24. 우리나라 퀀텀 이니셔티브 전략 124

그림 I-2-25. 대한민국 퀀텀 이니셔티브 전략 향후 계획 125

그림 I-2-26. 우리나라 Quantum University Alliance 계획 126

그림 I-3-1. 세계 주요국 양자산업 투자 규모 131

그림 I-3-2. 세계 주요국 양자산업 공공 부문 투자 규모 132

그림 I-3-3. 미국 양자정보과학 R&D 예산 133

그림 I-3-4. 미국 양자정보과학 R&D 예산(NQI 프로그램별) 134

그림 I-3-5. 미국 양자정보과학(QIS) R&D 예산(NQI 기관별) 134

그림 I-3-6. 양자정보과학(QIS) 2025 회계연도 요청액(NQI 기관별) 135

그림 I-3-7. NSF QLCI 프로그램 참여 기관 분포도 137

그림 I-3-8. DOE 양자정보과학 연구센터 구성 기관 분포도 139

그림 I-3-9. EU 양자플래그십 프로젝트별 투자 구조 140

그림 I-3-10. EU 양자플래그십 1단계 과제 연구개발비 구성 비율 141

그림 I-3-11. 영국 국가양자기술프로그램 허브 네트워크 143

그림 I-3-12. 영국 지역별 양자산업 프로젝트 투자금(2022년 8월 기준) 144

그림 I-3-13. 프랑스 국가양자기술전략 투자 예산 구성 비율 146

그림 I-3-14. 국내 양자사업 투자 추이 155

그림 I-4-1. ITU 조직구조 161

그림 I-4-2. ITU-T 양자기술 표준화 연구그룹 관계 162

그림 I-4-3. ITU-T 연구그룹별 주요 표준화 내용 163

그림 I-4-4. 양자 키 분배 네트워크 개요 164

그림 I-4-5. ETSI 조직구조 169

그림 I-4-6. ISO/IEC JTC1 조직구조 171

그림 I-4-7. IEEE 조직구조 173

그림 I-4-8. TTA 표준화위원회 조직구조 176

그림 I-4-9. RRA 국가표준 제개정 절차 180

그림 II-1-1. 위상 인코딩 기반 one-way BB84 QKD 실험 개요도 200

그림 II-1-2. 간섭계 안정화를 적용한 위상 인코딩 기반 one-way BB84 QKD 실험 구성도 200

그림 II-1-3. Plug&Play BB84 QKD 시스템의 실험 구성도 201

그림 II-1-4. COW-QKD 시스템의 구조 203

그림 II-1-5. DPS-QKD 프로토콜 실험 개요도 204

그림 II-1-6. RRDPS-QKD의 실험 개요도 205

그림 II-1-7. RRDPS QKD 실험 구성도 205

그림 II-1-8. LuxQuanta의 상용 CV-QKD 모듈 206

그림 II-1-9. Transmitted Local Oscillator(TLO)-CV-QKD 208

그림 II-1-10. 에너지-시간 얽힘광자쌍을 이용한 고차원 QKD 실험 구성도 212

그림 II-1-11. 수동적 QKD 개념도 212

그림 II-1-12. MDI-QKD의 실험 개요도 217

그림 II-1-13. MDI-QKD 실험 구성도 217

그림 II-1-14. TF-QKD 실험 개요도 219

그림 II-1-15. Mode-Pairing QKD 개념도 219

그림 II-1-16. 양자 얽힘 220

그림 II-1-17. BBM92 프로토콜 221

그림 II-1-18. 기기무관 QKD 222

그림 II-1-19. 드론을 이용한 양자 키 분배 실험 228

그림 II-1-20. (a) PA 동작의 개략도, (b) PA 기반 UW-CVQKD의 개략도 229

그림 II-1-21. MDI-QKD의 연도별 통신 거리 발전 추이 230

그림 II-1-22. 주간 위성 QKD 개발을 위한 주간 자유 공간 QKD 실험 231

그림 II-1-23. 빔 스플리터 기반 양자난수생성기 개요 233

그림 II-1-24. 방사선 붕괴 기반 양자난수 생성기 및 측정 방법 234

그림 II-1-25. 진공기반 연속변수 기반 양자난수 생성기 235

그림 II-1-26. Hadamard 게이트를 이용한 양자 난수 생성 방법 236

그림 II-1-27. 양자 개체 인증 분류 238

그림 II-1-28. 고전 전자서명 구조 239

그림 II-1-29. Gottesman-Chuang 전자서명 구조 240

그림 II-1-30. 양자 키 분배를 이용한 양자 전자서명 기본 구조 241

그림 II-1-31. 양자 키 분배를 이용한 양자 전자서명의 서명과 검증 241

그림 II-1-32. 유니버설 해시함수와 OTP를 사용한 전자서명 243

그림 II-1-33. OUTH-QDS vs 개선된 OUTH-QDS 243

그림 II-1-34. 양자기술 기반 스트림 암호화 247

그림 II-1-35. SD-QKD 네트워크 모델 및 인터페이스 기능 정의 250

그림 II-1-36. 양자키 전달 방안 251

그림 II-1-37. DARPA QKD 네트워크 구성도 254

그림 II-1-38. SECOQC 양자 키 분배 네트워크 구성도 254

그림 II-1-39. Tokyo UQCC 양자 키 분배 네트워크 구성도 255

그림 II-1-40. Madrid 양자 키 분배 네트워크 구성도 256

그림 II-1-41. DWDM 기반 QKD 네트워크 연결도(좌) 및 확장 안(우) 257

그림 II-1-42. 단일모드 광섬유 기반 3노드(CAPE, TREL, ENGI) 링 네트워크 258

그림 II-1-43. Berlin OpenQKD 테스트베드 259

그림 II-1-44. 양자통신 네트워크 단계 263

그림 II-1-45. 양자 메모리 큐비트를 고려한 3개 노드 양자통신 네트워크 구현 264

그림 II-1-46. 큐비트의 상태의 기하학적 표현 266

그림 II-1-47. 얽힘 정제 프로토콜 중 BBPSSW 기법 예 279

그림 II-1-48. (왼쪽) OpenQKD 베를린, (오른쪽) 마드리드 테스트베드 282

그림 II-1-49. Beijing-Shanghai 구간 설치된 백본 네트워크 개요도 284

그림 II-1-50. 오스트리아-중국 간 QKD 링크 구현 285

그림 II-1-51. DC-QNet 구성도 285

그림 II-1-52. LiQuiDNET 테스트베드 구성도 286

그림 II-1-53. IEQNET 테스트베드 구성도 287

그림 II-1-54. UKON 테스트베드 구성도 288

그림 II-1-55. ISO/IEC 23837-2 구성 293

그림 II-1-56. 광섬유 기반 MDI-QKD 시스템 297

그림 II-1-57. 2xN Plug&Play TF-QKD 네트워크 실험 개요도 298

그림 II-1-58. 위성 QKD 301

그림 II-1-59. IDQ 양자 난수 생성기 난수 생성 원리 303

그림 II-1-60. IDQ QRNG 제품과 고전적 TRNG의 성능 비교 303

그림 II-1-61. EYL QRNG 난수생성 원리 304

그림 II-1-62. 베타선을 이용한 양자난수생성기 305

그림 II-1-63. 양자 암호기술과 암호서비스의 상관관계 307

그림 II-1-64. GHZ 양자상태 308

그림 II-1-65. 양자중계기 동작 방식 314

그림 II-1-66. 비밀공유 양자원격전송 개념도 317

그림 II-1-67. 양자직접통신 구성도 317

그림 II-1-68. 양자통신 테스트베드 구성도 320

그림 II-1-69. 양자암호통신 인프라 구축 구성도 322

그림 II-1-70. 수도권 재구성형 스타 양자통신 네트워크 개념도 323

그림 II-1-71. 양자통신 테스트베드에서 QKD 광학계 양자특성 시험장치 323

그림 II-1-72. 양자얽힘 분배 테스트 베트 시험장치 324

그림 II-1-73. 양자통신 테스트베드 적용분야 예시 325

그림 II-2-1. 측정 회수에 대한 측정 정밀도 한계 332

그림 II-2-2. 세계 최고 수준의 양자중력계의 성능 수준 비교표 336

그림 II-2-3. Sandia National Lab에서 개발중인 양자 중력계 338

그림 II-2-4. 미국 양자센서 로드맵 338

그림 II-2-5. 차세대 소형화 기술 연구 및 백팩 크기의 양자 중력센서개발 비전 339

그림 II-2-6. (왼쪽) 버밍엄 대학에서 개발 중인 양자중력센서, (오른쪽) 양자센서 로드맵 340

그림 II-2-7. 양자중력구배계를 이용한 지하공동의 크기 및 위치 측정 341

그림 II-2-8. M Squared 사의 상용 양자중력계 341

그림 II-2-9. SYRTE의 양자중력계 342

그림 II-2-10. Muquans사의 상용 양자중력계 342

그림 II-2-11. 항공기에 탑재한 양자중력계 실험 343

그림 II-2-12. 선박에 설치된 저온 원자중력계 343

그림 II-2-13. 원자중력계로 측정하여 작성된 중력지도 344

그림 II-2-14. 항공 탑재용 원자중력계의 사진과 중력지도 344

그림 II-2-15. 화산 모니터링용으로 Etna 화산에 설치된 양자중력계와 중력 측정결과. 345

그림 II-2-16. 양자중력구배계 사진과 양자중력구배계를 이용한 지하구조물 측정 결과 345

그림 II-2-17. 하노버 대학에서 연구한 원자칩 기반 중력계 상상도 346

그림 II-2-18. 훔볼트대에서 개발한 이동형 양자중력계 346

그림 II-2-19. NIM에서 개발한 양자중력계를 이용한 상대중력계 교정 347

그림 II-2-20. 휴대용 양자센서 개발 로드맵 348

그림 II-2-21. 기존 고전 중력계와 양자중력센서 감도 및 정밀도 비교 349

그림 II-2-22. 휴대용 원자간섭계의 활용 예시 350

그림 II-2-23. 도심의 지하구조물 탐지 351

그림 II-2-24. 버클리대에서 수행한 버클리힐즈의 고도에 따른 중력 변화 측정 연구 351

그림 II-2-25. Sandia 국립연구소의 Dual-axis, high data-rate atom interferometer 353

그림 II-2-26. Cold-Atom Accelerometer-Gyroscope 353

그림 II-2-27. 보잉사에서 공개한 시험 운영한 항공기 사진과 원자간섭계 기반의 양자 관성센서 IMU 사진 354

그림 II-2-28. Phase II 프로토타입 개략도 355

그림 II-2-29. (왼쪽) 가속도계의 개략도 및 광섬유가 결합된 캐비티 프로토타입 (오른쪽) 광기계 가속도계의 그림 355

그림 II-2-30. Demonstration of Diamond Nuclear Spin Gyroscope 356

그림 II-2-31. Northrop Grumann에서 개발한 항법급 원자스핀 자이로 356

그림 II-2-32. 영국 국가양자기술프로그램의 양자센서 로드맵 357

그림 II-2-33. Imperial College London과 M Squared가 개발한 항법용 양자가속도계 358

그림 II-2-34. 양자가속도계 사진(우)과 시험 운영 사진(좌) 358

그림 II-2-35. 양자 자이로 및 가속도계 사진과 챔버 설계도 359

그림 II-2-36. 프랑스에서 수행 중인 원자간섭계 연구 359

그림 II-2-37. 자이로스코프의 실험 원리 360

그림 II-2-38. 프랑스에 SYRTE에서 개발중인 원자간섭계 기반 양자 가속도계/회전속도계 360

그림 II-2-39. 일본에서 개발중인 원자간섭계 기반 양자 회전속도계 361

그림 II-2-40. 중국 우주 정거장에 설치된 원자간섭계 기반의 양자 자이로 362

그림 II-2-41. 중국 우주용 양자 자이로의 지상 테스트 결과와 위성 탑재후 발사하는 사진 362

그림 II-2-42. 원자시계 분류 363

그림 II-2-43. 초고정밀 원자시계의 정확도 비교 364

그림 II-2-44. NIST에서 개발한 원자분수시계 사진 365

그림 II-2-45. NIST Yb 광격자시계 구성도와 관측된 Ramsey 신호 365

그림 II-2-46. NIST에서 Yb 광격자시계와 이동형 광격자 시계 사진 366

그림 II-2-47. NIST의 ²⁷Al+ Quantum-logic 이온 광시계 구성도 366

그림 II-2-48. ²²⁹Th 핵전이 분광을 위한 VUV 광빗 분광 개념도 및 사진 367

그림 II-2-49. NIST에서 개발한 CSAC 기술 367

그림 II-2-50. NIST-on-a-Chip 프로그램을 통해 기초 기술이 구현된 광주파수 합성칩 개념도 368

그림 II-2-51. NIST에서 개발된 광도파로와 결합된 Rb 증기셀 연구 368

그림 II-2-52. 유럽에서 발간된 Quantum Manifesto의 양자기술 개발을 위한 타임라인 369

그림 II-2-53. 독일에서 발표한 양자기술 로드맵 370

그림 II-2-54. 독일 PTB의 이동형 광시계 사진과 측정 개념도 371

그림 II-2-55. 독일 PTB의 Th-229 이온 트랩장치 372

그림 II-2-56. 스위스의 CSEM에서 개발한 판상형 웨이퍼 레벨 패키지 기반의 칩스케일 원자시계 372

그림 II-2-57. 일본 RIKEN의 이동형 광시계 사진과 동경 타워에서 수행된 주파수 차이 측정 개념도 373

그림 II-2-58. 중국 ISS에 탑재된 원자시계 시스템. (a) Sr 광격자 시계와 광빗 장치,... 373

그림 II-2-59. 양자 시간·주파수 센서 활용 분야 374

그림 II-2-60. 기본 단위와 기본물리상수 연관도 및 정확도 수준 374

그림 II-2-61. 에너지 다이어그램 및 실험 개략도 376

그림 II-2-62. GRIN 렌즈, 광섬유 페룰, Cs 원자증기셀 및 슬리브를 이용한 광섬유 결합형 원자증기셀 376

그림 II-2-63. 광섬유 연결형 원자증기셀을 이용한 전기장 측정 실험 사진 377

그림 II-2-64. (왼쪽) 양자전기장 센서와 믹서를 이용한 위상 측정 장치도(오른쪽) 광검출기 감지 신호 377

그림 II-2-65. (왼쪽) Cs 및 Rb 원자 양자전기장 센서에 기반한 녹음 장치도... 378

그림 II-2-66. (왼쪽) 양자전기장 센서 기반 방향탐지 기술 개념도 (오른쪽) 실제 방향탐지 실험 사진 378

그림 II-2-67. 전자파 방향탐지 측정 결과 379

그림 II-2-68. DARPA에서 연구 중인 고감도 광대역 무선 주파수 양자수신기의 QA 프로그램 개념도 379

그림 II-2-69. 적설량, 빙상 역학, 강수량 등 지구 수자원 관측을 위한 위성탑재 리드버그 레이더 개념도 380

그림 II-2-70. 양자 전기장 센서 신호와 실시간 영상 캡쳐 이미지 380

그림 II-2-71. 원자광학 형광을 사용한 실시간 근거리 테라헤르츠 이미징 381

그림 II-2-72. 초고속 THz 비디오 382

그림 II-2-73. 양자 전기장 센서 민감도 측정 결과 383

그림 II-2-74. 상온 양자 마이크로파-광파 변환기 개략도 383

그림 II-2-75. 기존 수신기와 비교한 양자전기장 센서의 장점 및 한계 384

그림 II-2-76. 주파수에 따른 양자전기장 센서 측정 감도와 수신부 크기 비교 384

그림 II-2-77. 'Army scientists create innovative quantum sensor' 제목의 보도자료 사진 385

그림 II-2-78. 미국 Rydberg Technologies사 홈페이지 공개 내용 386

그림 II-2-79. 미국 기업들이 판매 중인 소형 상용 원자자력계 388

그림 II-2-80. 다이아몬드 NV 센터 기반의 소형 양자자기장 센서 388

그림 II-2-81. 소형 양자자력계를 이용한 Wearable 뇌자도 이미징 시스템 개발 발전상 388

그림 II-2-82. 스위스 Qnami, Qzabre에서 제작 및 판매 중인 다이아몬드 스캐닝 프로브와... 389

그림 II-2-83. 원자자력계를 이용한 무인 드론 기반 지뢰 탐지 연구 390

그림 II-2-84. 중국 CIQTEK의 다이아몬드 NV 센터 기반 나노 자기장 이미징 스캐너 390

그림 II-2-85. 나노/마이크로미터 양자 MRI 개념도 391

그림 II-2-86. 양자자력계의 국방 분야 활용 예시 391

그림 II-2-87. 고분해능 양자자기장 이미징을 통해 반도체와 배터리의 결함 분석 및 첨단 산업 활용 예시 392

그림 II-2-88. 양자 고스트 이미징 기술 392

그림 II-2-89. (a) 양자비선형 간섭계 실험 장치도, (b) 근적외선광과 중적외선광의 간섭 이미지 393

그림 II-2-90. 양자 OCT 기술 개발 통한 깊이 정보 토모그래피 이미징 393

그림 II-2-91. 양자 분광 센서 기술 통한 메탄 가스(CH₄) 이산화질소(N₂O) 가스 고감도 검출 394

그림 II-2-92. (위)결정 초격자를 갖는 비선형 간섭계, (아래) 가스감지실험 간섭무늬 분석 결과 394

그림 II-2-93. (왼쪽) 실험적 이미지, (오른쪽) 실험 장치도 395

그림 II-2-94. 단일 방출체 기반 양자이미징 기술 395

그림 II-2-95. 얽힘 이광자 흡수 양자 이미징 기술 개발 통한 암세포 이미징 396

그림 II-2-96. China Says It's Building a 'Ghost Imaging' Satellite to Detect Stealth Jets 396

그림 II-2-97. 양자 상관관계 기반 이미징 기술 397

그림 II-2-98. 양자현미경을 통한 생체 시료 센싱 기술 397

그림 II-2-99. 양자 라이다 신호대잡음비 향상 기술 398

그림 II-2-100. 양자 활용 라이다(Quantum-inspired LiDAR) 기술 398

그림 II-2-101. 양자조명 대상 물체 이미지 399

그림 II-2-102. 상관관계 기반 광시야 양자 현미경의 감도 및 분해능 향상 기술 399

그림 II-2-103. 제브라피시 생체 시료의 양자 이미징 400

그림 II-2-104. 중적외선 양자 광원을 이용한 에탄올의 흡수 스펙트럼 400

그림 II-2-105. 양자 유도 간섭 기반 양자 라이다 이미징 401

그림 II-2-106. 4-모드 얽힌 압축 상태를 이용한 분산 양자 센싱 실험 402

그림 II-2-107. 6개의 얽힌 광자를 이용한 분산 위상 추정 실험 402

그림 II-2-108. 얽힌 스핀 압축 원자 상태를 이용한 센싱의 원자 센싱 절차 403

그림 II-2-109. 양자 암호 네트워크를 이용한 지진파 센싱 403

그림 II-2-110. 적응 제어 방식을 이용한 다중 위상 정밀도 실험 404

그림 II-2-111. 광학 매개 증폭기를 이용한 양자 조명 실험 404

그림 II-2-112. 디지털 수신기를 이용한 마이크로파 양자 조명 405

그림 II-2-113. 광자 수 측정을 이용한 양자 리딩(Quantum Reading) 실험 406

그림 II-2-114. 극저온에서 광학 매개 증폭기 방법을 이용한 양자 조명 실험 406

그림 II-2-115. 양자 계측을 위하여 높은 광자 수 상태를 효율적으로 생성하는 방법 407

그림 II-2-116. 다중위상 센서를 위한 양자-고전 알고리듬의 혼합 개념도 407

그림 II-2-117. 얽힘을 이용한 은밀한 센싱(Covert Sensing) 408

그림 II-2-118. 공중 탐사를 위한 단일 광자 라이다 시스템과 3차원 이미지 결과 409

그림 II-2-119. KRISS에서 개발 중인 양자중력센서 411

그림 II-2-120. KRISS의 양자중력센서 성능 비교표 411

그림 II-2-121. KRISS의 개발중인 원자분수방식의 양자중력센서 412

그림 II-2-122. 양자중력센서 소형화 핵심기술 개념도 및 사진 412

그림 II-2-123. 양자중력센서 적용 분야 413

그림 II-2-124. 초정밀 無-위성 항법 시스템 개념도 414

그림 II-2-125. KRISS에서 개발한 원자시계 416

그림 II-2-126. 개발된 초소형 Chip-Scale 원자시계 418

그림 II-2-127. Chip-Scale 원자시계 기술의 파급 분야 418

그림 II-2-128. KRISS와 (주)넵코어스가 공동으로 개발한 소형 고정밀 원자시계 419

그림 II-2-129. 칩 상에서 제작된 원반형 실리카 광공진기 421

그림 II-2-130. 양자자기장 센서의 대표적인 예 423

그림 II-2-131. 양자자기장 센서 활용 예시 425

그림 II-2-132. N00N상태를 이용한 다중 위상 센싱 428

그림 II-2-133. 분산 양자 위상 센싱 429

그림 II-2-134. 양자 보안 단일 픽셀 이미징 429

그림 II-2-135. 국내 양자센서 기술현황 및 국가 지원 방식(안) 430

그림 II-2-136. 2024년 7월 Fortune 지 기사 431

그림 II-2-137. 국내 양자센서 발전 전망도 431

그림 II-3-1. (왼쪽) Google의 Sycamore 프로세서 (오른쪽) IBM의 Eagle 프로세서 큐비트 레이아웃 440

그림 II-3-2. (위) 트랜스몬 큐비트 회로도 및 이미지 (아래) 플럭소니움 큐비트 회로도 및 이미지 443

그림 II-3-3. (A) Al-InAs-Al 조셉슨 접합 기반 게이트몬 큐비트 소자 이미지... 444

그림 II-3-4. ETH Zurich에서 개발된 17큐비트 거리-3 표면 코드 큐비트 개념도 및 실제 큐비트 칩 이미지 452

그림 II-3-5. 오류정정 코드 크기에 따른 논리 큐비트의 오류 발생률 감소 453

그림 II-3-6. 101-큐비트 거리-7 표면코드 개념도 및 표면코드 거리에 따른 오류율 성능 453

그림 II-3-7. 알루미늄 동축케이블로 연결된 양자프로세서 모듈 458

그림 II-3-8. 극저온 마이크로파 도파관으로 연결된 극저온 냉각기 이미지 459

그림 II-3-9. 확장형 실리콘 큐비트를 위한 Intel – QuTech 투자 협약 460

그림 II-3-10. 양자게이트의 물리적 구현을 위한 제어신호 예시 464

그림 II-3-11. 학계연구소 커스텀 공정을 이용한 반도체 스핀 큐비트 소자 467

그림 II-3-12. 프랑스 CEA 중심의 유럽 연구소 컨소시엄의 확장형 반도체 양자프로세서 로드맵 468

그림 II-3-13. 마이크로 포획 장치 473

그림 II-3-14. (왼쪽) IonQ에서 달성한 35개 알고리듬 큐비트, (오른쪽) Quantinuum의 양자 부피 달성 경과 475

그림 II-3-15. 양자컴퓨터의 확장을 위한 다양한 큐비트 개별 제어 방법 477

그림 II-3-16. 이온 트랩 모듈 기반 양자컴퓨터의 확장 아이디어 479

그림 II-3-17. 양자컴퓨터의 활용이 예상되는 분야와 그 내용 479

그림 II-3-18. 양자광원의 분류에 따른 인코딩 방법과 주요 성능 지표 480

그림 II-3-19. (왼쪽) AlN 비선형 물질로 나노 공진기를 제작해 광자쌍을 생성한 결과... 482

그림 II-3-20. (왼쪽) 프랑스 CNRS 연구소에서 개발한 양자점 기반 단일광자 광원... 483

그림 II-3-21. (왼쪽) 일본 NTT에서 개발한 PPLN 도파로 기반 압축광원... 483

그림 II-3-22. 미국 NIST에서 개발한 검출 효율 98%의 초전도 나노와이어 단일광자 검출기 485

그림 II-3-23. (왼쪽) 미국 예일대학교, (오른쪽) 독일 Munster 대학교에서 개발한... 485

그림 II-3-24. 이탈리아 CNR 연구소와 네덜란드 Eindhoven University of Technology에서... 486

그림 II-3-25. 최고 수준 초전도 단일광자 검출기의 광자 개수 검출 성능 비교 486

그림 II-3-26. 37개의 광자를 측정하는 TES 실험 장치와 실험 결과 487

그림 II-3-27. 한국표준과학연구원의 6광자 양자정보 실험 장치 488

그림 II-3-28. (위) 중국 USTC의 12광자 양자얽힘 생성 실험 장치... 489

그림 II-3-29. (위) 중국 USTC의 양자점 단일광자를 이용한 20광자 인풋 14광자 보존 샘플링 실험 장치 489

그림 II-3-30. (위) 덴마크 공대에서 개발한 2차원 클러스터 상태 생성장치 모식도... 491

그림 II-3-31. 일본 동경대에서 개발한 다양한 연속변수 양자얽힘 생성장치 모식도 492

그림 II-3-32. Quandela에서 개발한 단일광자 기반 6 큐비트 양자컴퓨터 493

그림 II-3-33. (위) PsiQuantum에서 사용한 집적광학계 제작 설비,... 494

그림 II-3-34. (위) 양자오류정정 코드를 구현한 집적양자회로 모식도... 496

그림 II-3-35. 4광자를 이용해 분자의 진동스펙트럼을 시뮬레이션하는 실험 장치와 실험 결과 498

그림 II-3-36. (왼쪽) 중국 USTC의 가우시안 보존 샘플링 실험 장치... 498

그림 II-3-37. 단일 스핀들의 ¹²C 농도에 따른 결맞음 시간 비교 500

그림 II-3-38. 이온 주입 후 Praseodymium Color Center Array의 형광 이미지 501

그림 II-3-39. 나노 패터닝 기술 활용 여부에 따른 나노필라 형태 구조물 제작의 차이점에 대한 도식 501

그림 II-3-40. Dynamical Decoupling 펄스 개수에 따른 결맞음 특성 변화 그래프 503

그림 II-3-41. 다이아몬드 스핀을 이용한 분산형 양자정보 처리를 위한 아키텍쳐 모식도 504

그림 II-3-42. 시간에 따른 핵스핀 메모리 신뢰성 그래프 504

그림 II-3-43. 오류내성을 가진 논리 큐비트 기반 다이아몬드 양자 프로세서 모식도 505

그림 II-3-44. 상온 Single Shot Readout 측정 방법 및 실시간 핵스핀 상태 변화 그래프 506

그림 II-3-45. 레이저 주파수에 따른 형광 스펙트럼과 시간에 따른 변화 그래프 507

그림 II-3-46. NV-이온화와 회복 프로세스를 통한 Charge-Carrier 생성 과정 모식도 507

그림 II-3-47. NV 센터 Pair 모식도 508

그림 II-3-48. NV 센터와 주변 ¹³C 원자핵스핀 간 상호작용 모식도 509

그림 II-3-49. 두 개의 NV 센터 큐비트를 이용한 장거리 양자얽힘 생성 실험 모식도 510

그림 II-3-50. Sr 큐비트의 큐비트 양자공간 및 Error Detection 양자공간 515

그림 II-3-51. 벨상태 신뢰도를 저해하는 요인 분석: 레이저의 주파수, 세기 잡음 등... 516

그림 II-3-52. 171-Yb 큐비트와, Mid-Circuit Quantum Erasure Conversion를 구성하는 양자 상태 구성도 517

그림 II-3-53. 오류정정 큐비트 개요 518

그림 II-3-54. 프로그램이 가능한 원자 배열 기반 논리 양자 프로세싱 519

그림 II-3-55. Hypergraph Product(HGP) Code 및 Quasi-Cyclic Lifted Product(LP) Code를 구현할 때,... 520

그림 II-3-56. 양자 연산 기술을 이용한 양자 메트롤로지 521

그림 II-3-57. 리드버그 양자 연산시스템으로 구현한 Dipolar XY Model 522

그림 II-3-58. 리드버그 상호작용을 이용한 Spin Squeezed State 형성 523

그림 II-3-59. 리드버그 상호작용을 이용한 스핀 스쿼징 523

그림 II-3-60. 원자 큐비트 재배치 과정 도식. MOT로 원자를 포획한 후, 광격자에 옮겨 담음.... 524

그림 II-3-61. 12,000개의 광집게를 이용한 원자 큐비트 포획, 왼쪽: 원자를 포획한 후의 단일 이미지... 525

그림 II-3-62. (a) 주파수 조정 가능한 트랜스몬의 SEM 이미지... 542

그림 II-3-63. 4 K 극저온 양자제어 칩 543

그림 II-3-64. 스핀 큐비트용 주요 반도체 소재의 단면도 545

그림 II-3-65. 반도체 스핀 큐비트 소자의 모식도 547

그림 II-3-66. 반도체 스핀 큐비트 소장 공정 흐름도 548

그림 II-3-67. (왼쪽) 양자점 소자 배열의 광학현미경 사진... 548

그림 II-3-68. 대표적인 양자소자용 재료의 thermal budget 549

그림 II-3-69. 금속/반도체 계면의 팽창계수 차이에 따른 스트레인의 모식도 549

그림 II-3-70. 양자컴퓨터 계층별 인터페이스와 IBM의 양자컴퓨터 552

그림 II-3-71. 기존 마이크로 프로세서와 양자프로세서의 소자 수와 외부 I/O핀 수 비교 553

그림 II-3-72. (a),(b) Paul 포획 장치의 예시 (c),(d) 다중 전극들을 가지며 표면 위에서 포획하는 장치 555

그림 II-3-73. 국내에서 사용 중인 매크로 포획 장치들 556

그림 II-3-74. (a) 서울대에서 개발한 반도체 칩 기반의 이온 포획 장치 사진... 556

그림 II-3-75. (왼쪽) 한국표준과학연구원과 (오른쪽) 미국 일리노이 주립대학에서 개발한... 559

그림 II-3-76. (왼쪽) 고려대에서 개발한 양자점 기반 단광자 광원... 560

그림 II-3-77. (위) KAIST에서 개발한 압축광 기반 클러스터 상태 생성 장치... 561

그림 II-3-78. (주)우리로에서 상용화에 성공한 InGaAs APD 기반 단일광자 검출 소자 562

그림 II-3-79. KAIST에서 구현한 3차원 클러스터 상태 생성 실험장치와 실험 결과 563

그림 II-3-80. (위) KIST에서 구현한 집적광학계 기반 양자간섭 실험... 564

그림 II-3-81. (위) KIST에서 제안한 DV-CV 하이브리드 큐비트 모식도와 임계값,... 566

그림 II-3-82. KIST에서 구현한 양자광학 양자 시뮬레이터와 이원자 분자의 바닥에너지 계산 결과 567

그림 II-3-83. 한국공학대학교가 보유한 단결정 다이아몬드 성장용 CVD 장비 568

그림 II-3-84. 구축 중인 초고진공 단결정 다이아몬드 성장용 CVD 장비 569

그림 II-3-85. KIST에서 개발한 다이아몬드 나노구조물을 이용한 NV 센터 광자 포집효율 증대 구조물 570

그림 II-3-86. 2023년 퀀텀코리아에서 공개한 5큐비트 다이아몬드 NV 센터 기반 양자컴퓨터 571

그림 II-3-87. 공초점 현미경 시스템 모식도와 실물 사진 572

그림 II-3-88. 초점 현미경의 다이아몬드 샘플과 자기장 및 마이크로웨이브 인가 방법 573

그림 II-3-89. 다이아몬드 NV 센터 기반 양자컴퓨터 제어 프로그램 573

그림 II-3-90. 다이아몬드 NV 센터 부근 질소 및 탄소동위체를 포함한 격자 모형 574

그림 II-3-91. 다이나믹 디커플링 시퀀스와 반복 주기에 따른 중첩 시간 증가 확인 그래프 575

그림 II-3-92. 다이나믹 디커플링 결과 575

그림 II-3-93. 핵스핀 초기화 전후 NV 센터의 Ramsey 신호 변화 576

그림 II-3-94. 근접한 두 개의 NV 센터 간의 결합 모식도 577

그림 II-3-95. NV 센터 주변의 핵스핀 모식도 578

그림 II-3-96. 광자를 이용한 큐비트 시스템의 확장 579

그림 II-3-97. 리드버그 원자 배열로 구성한 Platonic Graph 585

그림 II-3-98. Yb원자로 구성한 원자 큐비트 배열 586

그림 II-3-99. Magnon Bound State의 운송 특성: 왼쪽) 인접한 스핀 배열, 오른쪽) 한칸 떨어진 스핀배열,... 587