고효율 양자 송수신 기술 성숙도 높였다

- 국방과학연구소, 국내 최초 2.6km급 자유공간 얽힘 양자 송수신 기술 시연 성공 -

- 무선양자통신/양자라이다 분야의 핵심 요소기술 기반 확보 -

□ 국방과학연구소(이하 ADD, 소장 박종승)는 20일(월) 한국방위산업진흥회 주관으로 진행된 방산현장 견학 행사에서 양자 기술을 소개했다. 이 날 ADD는 국내 최초로 성공한 세계 최고 수준의 고효율 얽힘 양자쌍 생성 기술을 공개하고 이를 야외(자유공간) 2.6km 거리로 송수신하는 기술을 선보였다. 양자 얽힘은 두 양자가 먼 거리에 있어도 계속 연결되어 한 양자의 특성 변화가 다른 양자에도 즉각적으로 영향을 미치게 되는 현상으로 원거리 목표물 탐지, 암호통신 등에 이용될 수 있는 중요한 양자의 특성이다.

□ 본 연구성과는 ADD가 2020년 11월에 착수한 미래도전국방기술 개발사업을 통해 2년 6개월 만에 이뤄낸 것이다. ADD는 작년 250m 거리의 얽힘 양자쌍 송수신 성공 이후, 올해 국내 최초로 야외 2km 이상 거리에서의 송수신에 성공했다. 이번 양자 송수신 기술은 기술 성숙도를 높여 향후 양자센서 및 양자통신 분야에 활용할 예정이다.

□ 이번 기술 시연은 광학계 기반의 양자광원을 이용해 고효율로 양자쌍을 만들어내고, 기존대비 긴 야외 거리에서 얽힘 양자쌍 송수신에 성공했다는데 의의가 있다. 특히, 장거리 송수신의 경우 전송되는 광자들의 대기 영향을 최소화하는 것이 매우 중요한데, ADD은 이러한 ‘대기외란 보정 기술’을 자체 개발로 확보했으며, 연구 결과는 SCI 국제학술지 ‘옵틱스 익스프레스 [Opt. Express 31, 39981 (2023)]’에 게재되었다.

□ 한편, 미국, 중국 유럽 등 해외 양자 선도국의 경우 오랜 기간 막대한 인력과 예산 투자를 통하여 꾸준히 관련 기술을 연구해 왔으며, 현재는 위성과 드론 등 다양한 플랫폼을 이용해 양자센싱 라이다 및 무선 양자통신 연구를 수행하고 있다. 특히, 2012년 미국의 양자레이다 기술 연구에 이어, 2016년 중국은 양자통신 위성을 발사하여 양자암호 통신성공을 발표했고, 오스트리아와 중국 등은 2020년 이후 양자레이다 시제품 제작과 얽힘 양자 송수신 시험소식을 지속적으로 발표하고 있다.

□ 곽기호 ADD 국방첨단과학기술연구원장은 “첨단 무기체계에 필요한 양자 기반의 원천기술을 지속적으로 확보해나갈 것”이라며,“신개념 무기체계 소요를 선도하는 미래도전국방기술 개발 과제를 통해 미래 게임체인저 분야의 연구개발을 적극적으로 추진하겠다.”고 밝혔다. <끝>