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양자컴퓨터 기술에서 우위를 차지하기 위한 세계 각국의 경쟁이 갈수록 치열해지고 있다. 양자컴퓨터는 많은 정보를 한 번에 처리할 수 있는 컴퓨터이다. 산업 전반의 효율성을 향상시키고 잠재력을 끌어올릴 차세대 핵심 기술로 주목받고 있다. 미국 구글과 IBM은 슈퍼컴퓨터의 성능을 능가하는 양자컴퓨터를 개발 중이고, 중국도 관련 기술 확보에 적극적이다. 미국과 중국의 기술 주도가 심화되는 상황에서 한국 대기업들은 글로벌 기업과의 협력을 강화하는 중이고, 스타업들은 자체 연구와 기술 개발에 집중하고 있다. 시장조사업체 인사이드 퀀텀테크놀로지에 따르면, 글로벌 양자컴퓨팅 시장 규모는 2025년 7억8000만 달러(약9372억원)에서 2029년 26억달러(약3조1241억원)까지 성장할 것으로 전망했다.

한편 양자암호통신은 통신망 구간을 오가는 데이터를 양자의 특성을 활용해 보호하는 기술이다. 의료, 공공, 산업, 금융 등 민감한 정보를 데이터베이스(DB)에 저장하는 분야에서 양자암호통신은 필수로 요구되는데, 양자 기술로 생성한 암호키는 이론상 해킹 자체가 불가하다는 장점이 있다. 시장조사기관 마켓앤마켓은 글로벌 양자암호 시장이 2018년 1억달러에서 2023년 5억달러로 연평균 38% 성장할 것으로 전망했다. 최근 국내 통신 3사는 2021년 한해 공공·민간 부문에서 양자암호통신망을 구축하였다. SK텔레콤과 KT는 암호키분배(QKD) 기반, LG유플러스는 양자내성암호(PQC) 기술을 기반으로 양자암호통신망을 각각 구축했다. 또한 통신3사는 2022년 올해 과기정통부와 함께 ‘양자암호 전용회선’의 세계 최초 서비스를 목표하고 있다.

이에 본원 R&D정보센터에서는 미래산업 및 국가안보 차원에서 반드시 주도권을 확보해야 할 ‘양자기술’의 기술격차를 뛰어넘고자 관련 기관들의 분석 정보자료를 토대로 「미래 양자기술 동향과 생태계분석 -컴퓨팅/센서/양자암호‧통신/양자점-」 을 발간하였다. 1편은 양자컴퓨터 기술개발과 양자컴퓨팅 알고리즘 연구 동향을 수록하였으며 2편에서는 양자센서 개발과 양자 정보기술을 활용한 양자암호통신과 차세대보안 신기술 연구 동향을, 3편에서는 양자점 소재를 활용한 다양한 산업 분야 적용사례를 수록하였다. 아무쪼록 본서가 학계‧연구기관 및 관련 산업 분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다. 

제 Ⅰ편 양자컴퓨터 혁명과 양자기술 

1 장 국내외 양자기술 투자·정책 -기술수준/특허/국제표준화-

1. 주요국 양자기술(Quantum Technology) 정책동향 

1) 양자 기술 개념 및 중요성

(1) 기존 디지털 기술의 한계

(2) 양자 정보기술의 등장

(3) 국내외 동향

2) 양자 정보기술의 전략적 중요성

3) 주요국의 양자정보통신 정책동향

(1) 미국

(2) EU

가. 영국

나. 독일

다. 네덜란드

라. 프랑스

(3) 중국

(4) 일본

(5) 러시아

(6) 한국

가. 양자기술(Quantum Technology) 연구개발 투자전략

A) 이번 전략 수립의 의의

B) 전략 주요 내용

나. 국가과학기술자문회의 산하 제1회 양자기술특별위원회

A) [제1호, 심의] 양자기술특별위원회 운영계획(안)

B) [제2호, 보고] 우리나라 양자기술 현황 및 지원 방향(안)

2. 양자 정보기술의 발전방향과 특허/표준화 현황

1) 양자 정보기술의 발전 방향 및 각국의 지원 현황

(1) 중국

(2) 미국

(3) 유럽

(4) 일본

(5) 한국

2) 양자정보기술 특허동향

3) 양자기술관련 국제표준화 동향

(1) 서론

(2) 본론

(3) 결론

3. 양자 정보기술의 산업 적용

1) 양자 정보기술 적용 가능한 산업분야

2) 양자컴퓨팅 기술과 보험산업 발전전망

3) 양자기술과 미래 무기체계 발전전망

(1) 양자 레이다

가. 양자 레이다 원리

나. 양자 레이다 현황

A) 현황

B) 무기체계 활용전망

(2) 양자 암호통신

가. 양자 암호통신 원리    

나. 양자 암호통신 현황

(3) 양자 센서

가. 양자 센서 원리

나. 양자 센서 현황

다. 양자 센서 무기체계 활용 전망

(4) 결론

2 장 양자 우월성 시대, 양자컴퓨터 연구개발 동향

1. 풀 스택(Full-stack) 양자컴퓨터 기술현황

1) 풀 스택 양자컴퓨터 기술동향

(1) 양자컴퓨터와 기존 컴퓨터의 차이점

(2) 양자컴퓨터 연구의 개략적 역사

(3) 풀 스택 양자컴퓨터의 요소

가. 큐비트(양자 데이터)

나. 양자-고전 인터페이스

다. 제어 및 호스트 프로세서

라. 양자 펌웨어(저급 프로그래밍 언어)

마. 양자 고급 프로그래밍 언어

바. 추상화와 최적화

2) 풀 스택 양자컴퓨터 연구동향

(1) 해외 연구 동향

가. 산업계 동향

A) IBM社

B) 구글社

C) IonQ社

D) Quantinuum社

E) 아마존社

F) Q-CTRL社

G) Quantum Machine社

나. 연구소 및 학계 동향

A) QSCOUT 프로젝트

B) AQT 프로젝트

C) STAQ 프로젝트

D) EPiQC 프로젝트

E) QF 프로젝트

F) OpenSuperQ 프로젝트

G) AQTION 프로젝트

H) QSLI 프로젝트

(2) 국내 연구 동향

3) 향후 기술 전망

2. 범용 양자컴퓨터 주요동향

1) 기술 동향

2) 산업 동향

3) 양자컴퓨터 구현

(1) 양자컴퓨터 유형 및 개발현황

(2) 디지털 방식 범용 양자컴퓨터 구현에 필요한 조건

(3) 아날로그 방식 양자컴퓨터 : D-Wave System 예시

(4) 양자컴퓨터 기술개발 이슈와 동향

4) 시장동향 및 전망

5) R&D 투자동향

3. 양자컴퓨터 수십 큐비트(qubit) 구현기술 및 연구동향

1) 이온 포획장치를 이용한 양자 컴퓨터

(1) 이온 포획장치 소개

가. 큐빗 초기화(Initialization)

나. 큐빗의 양자상태 측정(Quantum state detection of qubit)

다. 양자 게이트

A) 1-큐빗 게이트

B) 2-큐빗 게이트

(2) 수십에서 수백 개의 이온큐비트를 사용하는 양자컴퓨터 개발

가. 많은 수의 진동 모드를 이용한 대규모화

나. 이온 이동을 이용한 대규모화

다. 이온 광자 얽힘을 이용한 대규모화

(3) 결론과 전망

2) 광학기반 양자컴퓨터

(1) 광자큐비트 생성과 제어 그리고 검출

(2) 큐비트 개수를 늘리기 위한 노력

(3) 광 집적회로에서의 큐비트 생성과 제어

(4) 실리콘 광도파로에서 큐비트 생성

(5) 광학기반 양자시뮬레이션

3) 초전도 양자컴퓨터의 현재 수준과 활용, 전망 

(1) 초전도 양자컴퓨터

(2) 양자 오류 보정

(3) 현재 하드웨어 기술수준

(4) 양자알고리즘과 NISQ 시대 양자컴퓨터의 활용

(5) 대표적인 실용적 양자 알고리즘    

(6) 앞으로의 전망과 남은 문제들

4. 확장형 양자컴퓨팅을 위한 나노·소재 기술

1) 기술의 정의 및 범위

(1) 양자 컴퓨팅의 특징

(2) 양자 컴퓨터의 구조

(3) 양자정보 플랫폼 소재

(4) 플랫폼 요소 기술

가. 양자 게이트: 큐게비트의 중첩 상태를 변화시키는 메커니즘

나. 결맞음 시간을 활용하는 기술

다. 양자에러보정

(5) 큐비트 에러 요소 및 성능 검증    

(6) 성능검증 방법

2) 기술 동향

(1) 양자컴퓨팅 발전현황

(2) 초전도 큐비트

(3) 이온 트랩

(4) 반도체 양자점 큐비트

(5) 고체 점결함 큐비트

(6) 위상 큐비트

3) 산업 동향 

(1) 시장전망 및 규모 

(2) 기업 현황 

가. 세계기업 현황

나. 국내기업 현황

4) 양자컴퓨팅 혁신을 위한 나노·소재 기술동향

(1) 기술 동향

가. 초전도 큐비트

A) 주요소재 및 특성

B) 주요 양자잡음 원인

C) 핵심이슈

D) 확장성(scalability)을 가진 소재이슈

나. 이온 트랩 큐비트

A) 핵심이슈

B) 주요소재 및 특징

C) 주요 양자잡음 원인

D) 확장성을 위한 소재이슈

다. 반도체 양자점 큐비트

A) 핵심이슈

B) 주요소재 및 특징

C) 주요 양자잡음 원인

D) 확장성을 위한 소재이슈

라. 점결함 큐비트

A) 핵심이슈

B) 주요소재 및 특징

C) 주요 양자잡음 원인

D) 확장성을 위한 소재이슈

마. 위상 큐비트

A) 핵심이슈

B) 주요소재 및 특징

C) 확장성을 위한 소재이슈

(2) 산업 동향

5. 양자광원 기술 연구 동향

1) 연구 배경

2) 이상적인 양자광원

3) 양자광원의 종류

(1) 비선형 광원

(2) 원자 이온

(3) 색중심/결함

(4) 반도체 양자점

4) 양자광원의 응용

(1) 양자 키 분배

(2) 양자 계측

(3) 양자 컴퓨팅(양자 정보 처리)

3 장 양자 알고리즘 연구와 양자 컴퓨팅 활용전망

1. 양자 정보처리 및 양자 알고리즘

1) 양자 알고리즘

(1) 양자 알고리즘의 기본 요소

가. 양자 푸리에 변환(Quantum Fourier Transform, QFT) 

나. 양자 위상 추정(Quantum Phase Estimation, QPE)

(2) Shor 알고리즘

가. 주기 찾기 문제로 변환

나. Shor 알고리즘의 회로 구조

(3) Grover 알고리즘

가. Grover 알고리즘의 구조

A) Oracle 연산자

B) 확산 연산자

C) Grover 연산자

나. Grover 연산자의 기하학적 의미와 반복 횟수

2) 연속적인 숨은 대수 문제에 대한 양자 알고리즘

(1) 연속적인 숨은 부분군 문제

가. 이산 숨은 부분군 문제(discrete hidden subgroup problem)

나. 연속 숨은 부분군 문제(continuous hidden subgroup problem)

(2) 연속적인 숨은 이동 문제

가. 이산 숨은 이동 문제(discrete hidden shift problem)

나. 연속 숨은 이동 문제(continuous hidden shift problem)

(3) 결론

3) 양자 오류정정 부호와 서피스 부호

(1) 연구 배경

(2) Surface Code

가. Toric 부호

나. 양자 오류 채널 모델

다. 서피스 부호의 오류정정 과정

라. Threshold 분석

마. 논리적 연산자

(3) 결론 및 전망

2. 양자컴퓨팅과 양자연산 기술동향    

1) 광자 큐빗을 이용한 양자연산 기술

(1) 양자연산을 위한 요소기술

가. 광자 큐빗 생성

나. 광자 큐빗 제어

A) 양자 게이트

B) 범용 양자게이트

다. 광자 큐빗 검출

라. 집적 양자 포토닉스

(2) Noisy intermediate scale quantum

(3) 결론

2) 양자계산화학 응용

(1) 고전컴퓨터를 이용한 양자화학

(2) 양자컴퓨터를 이용한 양자계산화학

가. Variational Quantum Eigensolver(VQE)

나. Gaussian Boson Sampling

(3) 결론

3) 대규모 양자컴퓨팅 회로 3차원 시각화 기법 연구동향

(1) 연구 배경

(2) 양자컴퓨팅 회로 시각화

(3) 양자컴퓨팅 시각화 요구 사항 및 효과 분석

(4) 대규모 양자컴퓨팅 회로의 3D 회로 시각화

(5) 결론

3. 양자컴퓨팅 활용기술과 전망

1) 양자컴퓨터 투자전망

2) 양자컴퓨팅 활용분야와 사례

(1) 신약 개발 시간 단축

가. 로슈, CQC와 ‘양자 컴퓨팅’ AD 신약개발 파트너십

나. 멘텐AI, D-웨이브와 협력 

(2) 은행 업무 효율

가. 골드만삭스

나. 독일 증권거래소

(3) 교통 혼잡 해소 

가. 포드와 마이크로소프트

나. 마이크로소프트와 토요타

다. 폭스바겐과 보쉬

제 Ⅱ편 양자센싱·양자암호통신 연구

1 장 양자센서 연구개발 동향 및 활용전망

1. 양자물리 기반 정밀측정 기술연구 동향

1) 양자소자/양자물성 측정과학기술

(1) 연구 배경

(2) 수직방향 반데발스 결합 평면접합 터널링 소자를 이용한 양자물성 정밀측정

(3) 나노역학계 양자소자를 이용한 양자물성 정밀 측정

(4) 양자소자를 활용한 차세대 전자/광학 소자 응용

(5) 결론

2) 초정밀 광주파수 원자시계 연구동향

(1) 연구 목적

(2) 원자시계의 원리와 광시계

(3) 광시계에 사용되는 원자나 이온    

(4) 초미세선폭 레이저와 광주파수 빗

(5) 원자나 이온을 이용한 주파수 측정

(6) 시간단위의 재정의와 새로운 과학

3) 단일광자 기반 미래 광도표준 연구동향

(1) 연구 목적 

(2) 빛의 복사선속 측정에 대한 표준

(3) 매우 약한 빛을 측정하는 광자계수검출기

(4) 단일광자의 필요성 

(5) 미래의 광도표준

4) 원자의 비고전 양자상태 기반 계측학 연구동향

(1) 연구 목적

(2) 원자 기반 양자 계측학

(3) 양자얽힘과 양자 피셔 정보

(4) 비고전 양자상태를 이용한 측정    

(5) 비고전 양자 상태의 적용

5) 황화납 양자점 감지막을 통해 감도가 개선된 수소센서 개발

(1) 연구 배경

(2) 연구 방법

가. 황화납양자점(PbS QDs)합성

나. 소자 제작 및 측정방법

A) 수소 가스 감지막 형성

B) 수소 가스 센서 제작

C) 측정방법

(3) 결과 및 고찰

가. 나노결정 황화납 양자점

A) 나노결정 황화납 양자점의 광학적 특성

B) 나노결정 양자점의 성분 분석

나. 제작된 수소 가스 센서의 전기적 특성

A) 황화납 양자점 유무에 따른 전류 특성

B) 황화납 양자점 농도에 따른 전류 특성

C) 제작된 수소 가스 센서의 선택성 평가

(4) 결론

2. 국내외 양자센서 연구동향 및 활용

1) 양자 센서의 작동원리

2) 국내외 연구동향

(1) 한국

가. 지스트, 양자센싱 핵심원리

나. KIST, 양자 센서 구현

다. ㈜퀀텀센싱 기술연구소, 양자 기반 가스 센싱 솔루션 개발    

(2) 해외

가. 호주, 양자 얽힘 기반 양자현미경

나. 미국, GPS 없는 내비게이션을 위한 양자 센서

2 장 양자암호통신 주요기술과 주요국 추진현황

1. 양자암호통신 주요기술 동향

1) 양자정보통신

(1) 양자 정보처리

(2) 양자정보기술 로드맵

(3) NISQ 기술 기반 컴퓨팅

2) 양자암호통신 기술

(1) 암호통신

(2) 양자암호통신 주요 기술

가. 양자 키 분배 프로토콜

나. 양자 키 분배 시스템

(3) 양자키분배 시스템 기술개발 동향

가. 양자키분배 시스템 개념

나. 양자키분배 시스템 이슈 및 기술개발 동향

A) 통신 거리 확장 방안

B) 양자키분배 시스템 제어 기술

C) 양자암호 네트워크

D) 양자공격에 대한 방지책

E) 보안 서비스를 위한 양자암호 시스템

F) 양자키분배 시스템의 소형화

다. 결론

(4) 양자키분배와 IPSec을 결합한 네트워크 보안 장치 연구

가. 연구 목적

나. 양자키분배

A) BB84 프로토콜

B) 위상 인코딩을 이용한 QKD

C) Plug & Play 방식의 QKD

다. IPSec

라. Plug & Play 양자키분배 장치

마. 양자키 기반 IPSec 장치

A) 양자키 연동 장치 상위 블록 구성도

B) 양자키 연동 장치의 키 교환

C) 장치 연동 및 시험

바. 결론    

(5) 양자암호 통신망에서 양자키 관리를 위한 통합 데이터 구조연구

가. 연구 배경

나. QKD 기반 네트워크 구성요소

다. 제안된 양자암호통신망 구성

A) 양자키 관리를 위한 데이터구조    

라. 결론    

(6) 양자키 분배 네트워크를 위한 보안 요구 사항과 양자 난수 생성기 표준화 동향

가. ITU-T SG17 양자암호 표준화 연력 및 전담실무반 설립

나. 양자키 분배 기술 표준화

A) 양자키 분배 네트워크를 위한 키 관리 및 신뢰 노드 보안 요구 사항

B) 양자키 분배 네트워크를 위한 하이브리드 보안 방법과 보안 인프라와의 결합

C) 양자 키 분배 네트워크를 위한 인증, 허가 및 제어를 위한 보안 요구 사항

다. 양자난수생성기

라. 결론

(7) 양자암호통신 네트워크 기술(ITU 국제표준)

가. 한국 주도 ITU 국제표준

나. 개방형 계층구조의 양자암호 네트워크(ITU Y.3800)

다. 양자암호 네트워크 기술 요구사항(ITU Y.3801)

라. 양자암호 네트워크 기능 구조(ITU Y.3802)

마. 양자암호 네트워크 키관리 계층(ITU Y.3803)

바. 양자암호 네트워크 제어 및 관리 계층(ITU Y.3804)

사. 양자암호 네트워크 품질 관리(ITU Y.QKDN_QoS_gen)

(8) SDN/NFV 포럼 양자암호 키 관리 워킹그룹 신설

(9) 양자암호통신 프로토콜 발전

가. BB84 프로토콜의 문제점

나. decoy state QKD

다. DPS QKD

라. MDI QKD

마. TF QKD

바. 통계적 변동(Statistical fluctuation)

(10) 양자키 분배 프로토콜 분석

가. Plug&Play 2-Way BB84 프로토콜

A) 프로토콜 개요

B) 프로토콜 동작    

C) 프로토콜 특징

나. E91 프로토콜    

A) 프로토콜 개요    

B) 프로토콜 동작    

C) 프로토콜 특징    

다. SARG04 프로토콜

A) 프로토콜 개요    

B) 프로토콜 동작

C) 프로토콜 특징

라. Differetial Phase Shift(DPS)-QKD 프로토콜

A) 프로토콜 개요

B) 프로토콜 특징

마. Coherent One Way(COW)-QKD 프로토콜

A) 프로토콜 개요

B) 프로토콜 동작

C) 프로토콜 특징

바. Twin field QKD

A) 프로토콜 개요

B) 프로토콜 특징

사. Measurement Device Independent(MDI)-QKD 프로토콜

A) 프로토콜 개요

B) 프로토콜 특징

아. Continuous variable QKD

A) 프로토콜 개요

B) 프로토콜 동작

C) 프로토콜 특징

자. 과학기술연구망 적합 양자키분배 프로토콜 비교

A) QKD 프로토콜 과학기술연구망 적합도 평가 항목 설정

B) QKD 프로토콜 과학기술연구망 적합도 평가

2. 국내외 양자암호통신 기술현황 및 적용사례 

1) 국내외 양자암호통신 현황 

(1) 해외

가. DARPA Quantum Network

나. Secure Communication based on Quantum Cryptography(SECOQC)

다. Beijing-Shanghai quantum backbone

(2) 국내

가. 양자암호 네트워크 시스템 개발    

나. 양자암호 네트워크 구현

2) 양자암호통신 통신망 적용사례

(1) 양자암호기반의 통신망 구축 및 성능시험 검증연구

가. 관련 연구

A) 방화벽이 네트워크 성능에 미치는 영향

B) 연구 전용망 및 양자암호기반 통신망 구축 사례

나. 양자암호기반 통신망 구축 및 적용

A) 자가망 중심의 양자암호기반 통신망 구축

B) 양자암호기반 통신망 구축을 위한 적용 인프라

C) 양자암호기반의 연구네트워크 구축 및 성능시험

다. 결과 및 검증

라. 결론

(2) 국가생명연구자원정보센터(KOBIC) 양자암호통신시험망 구축

가. 국가생명연구자원정보센터(대전오창)간 양자암호통신망 구성

나. 양자암호통신망 구성을 위한 Dark Fiber 구성

다. 양자암호통신망 장비 설치

라. 양자암호통신망 모니터링

(3) 국가위성정보활용지원센터 양자암호통신시험망 구축

가. 국가위성정보활용지원센터 양자암호통신 시험망 구성

나. 양자암호통신망 구성을 위한 Dark Fiber 구성

다. 양자암호통신망 장비 설치

라. 양자암호통신망 모니터링

(4) 양자암호통신 시험망 End-to-End 성능 분석

가. 국가생명연구자원정보센터 양자암호통신 시험망 성능

(5) 양자암호통신 시범인프라 구축 사업

가. 양자암호통신 시범인프라 구축(`20년)

A) 양자암호통신 시범인프라 구축 사례

나. 양자암호통신 인프라 구축 사업(`21년)

3. 양자인터넷 주요기술과 추진현황    

1) 양자인터넷

(1) 양자 인터넷 개요

(2) 양자 인터넷 기술

가. 양자 네트워크

A) 양자 노드(Quantum node)

B) 양자 채널(Quantum channel)

C) 양자 중계기(Quantum repeater)

나. 양자 순간 이동(Quantum teleportation)

(3) 클라우드 양자 컴퓨팅 서비스

(4) 양자 인터넷의 주요 장점

가. 데이터 용량·전송 거리에 영향 받지 않는 빠른 속도

나. 뛰어난 보안성

다. 다양한 분야 적용으로 인한 사회 전반에 걸친 기술 향상

2) 양자 인터넷 주요 추진 현황

3 장 양자 내성 암호와 차세대 보안 신기술연구

1. 차세대 데이터보안 신기술

1) Data Security 4.0

(1) Data Security 1.0

(2) Data Security 2.0

(3) Data Security 3.0

(4) Data Security 4.0

2) 데이터 보안 개념

3) 양자내성암호

(1) Feynman과 Shor

(2) Post-Quantum(Quantum-Safe) Cryptography    

(3) 블록체인의 안전성

(4) 언제 그리고 무엇을 준비해야 할까?

4) 개인정보 강화 기술(PETs)

(1) Al, 데이터, 그리고 규제

(2) 데이터기반 산업의 경쟁력, DataSecOps

(3) 기존 비식별화 기술의 한계점

(4) 차세대 Privacy Measurement 방법론: Differential Privacy

(5) Privacy Preserving Computations

(6) 재현자료(Synthetic Data)

5) 전망과 결론

2. 양자내성암호(PQC) 관련연구 개발동향

1) CHES 2020 SW/HW 암호 분석 및 구현 기술 연구 동향

(1) 연구 목적

(2) CHES 2020 기술 개발 및 연구 동향

가. CHES 2020 경향 분석

나. 부채널 공격 연구 동향

다. 하드웨어 최적화 구현 연구 동향

라. 머신 러닝을 활용한 암호기술 연구 동향

마. 격자 기반 암호 연구 동향

바. 타원 곡선 암호 연구 동향

사. 화이트 박스 연구 동향

(3) 결론

2) 양자 내성 암호에 대한 최신 연구 동향

(1) 양자컴퓨터 보안이슈

(2) 양자내성 암호와 NIST 양자 내성 암호 공모전

(3) 양자 컴퓨터 및 양자 내성 암호 관련 학회

가. PQCrypto 최신 동향

나. CHES 최신 동향

(4) 결론

3) 해시 기반 양자내성 전자서명 기법 연구 동향

(1) 연구 목적

(2) 해시 기반 양자내성 전자서명 기법

가. Lamport 일회용 서명 기법

나. Winternitz 일회용 서명 기법

다. 개선 Winternitz 일회용 서명 기법

라. W-OTS+

마. HORS

바. XMSS

사. SPHINCS

아. Gravity-SPHINCS

(3) 발전 방향

(4) 결론

4) 양자컴퓨터를 이용한 암호분석 최신동향

(1) 그루버 알고리즘을 통한 암호분석

(2) 인공지능을 통한 암호분석

(3) 결론

5) 위성 양자 암호관련기술 연구개발 동향

(1) 연구 목적

(2) 양자 키 분배

(3) 위성 양자 암호연구개발의 해외동향

(4) 일본 초소형 위성에 의한 위성-지상국 간 양자통신실험

(5) 광 공간 통신에 의한 비밀 키 공유

(6) 이후의 전망

3. 동형암호(Homomorphic Encryption) 관련 연구동향

1) 암호기술에 관한 관련연구

2) 암호문 연산이 가능한 암호기술

(1) 동형암호

(2) 동형암호를 이용한 암호문 연산방식

3) 동형암호를 활용한 딥러닝 모델 학습에 대한 연구

(1) 연구 배경

(2) 동형암호 연산

가. 연산의 종류와 소요 시간

나. Bootstrap과 Multiplicative Depth

다. Non-Linear Functions의 근사

(3) 동형암호를 활용한 딥러닝 이전 연구

가. 연산량을 줄이는 연구

나. Quantization

(4) 딥러닝 모델 구현 과정    

가. 연산량 감소

나. memory overhead 감소

다. ciphertext-plaintext 연산의 활용

라. 자원 재활용

(5) 결론

4) 동형(Homomorphic)암호 표준동향

(1) 동형암호의 유형

(2) 유스케이스

가. 스토리지 아웃소싱

나. 헬스케어

다. DNA 분석

라. 가상물리시스템 (Cyber physical system)

마. 기계학습 (Machine learning)

바. 양자컴퓨팅 내성 암호

사. 금융 협업

(3) 산업 및 표준 동향

가. 산업 동향

나. 표준 동향

A) Homomorphic Encryption Standardization

B) ITU-T SG17

C) ISO/IEC JTC 1/SC27 ISO/IEC JTC 1/SC27

4. 블록체인(Blockchain) 안전성향상 및 보안탐지 기술동향

1) 블록체인 핵심기술 및 개발동향

(1) 핵심 요소기술

가. 활용되는 목적에 따른 분류

나. 블록체인의 구성요소

다. 다양한 분야 적용을 위한 연구개발 

(2) 발전 방향 및 개발 트렌드

가. 블록체인 기반 분산 ID(DID) 및 인증 시스템

나. 블록체인을 활용한 데이터 안전성·신뢰성, 사이버 보안 확보

다. 4차 산업혁명 핵심기술과의 융복합

2) 블록체인 시장동향

3) 블록체인 주요기업 및 스타트업 동향

(1) 주요기업 동향

가. 해외

나. 국내

(2) 미래를 위한 길을 열어가는 블록체인 기업

4) 블록체인 네트워크 보안 위협 탐지 기술동향

(1) 연구 배경

(2) 블록체인 보안 위협

가. 가용성 저하

나. 분산 서비스 거부 공격

다. 비정상 거래

A) 이중 지불

B) 유출된 키 서명

C) 정책 미준수 거래

D) 거래 허용 참여자 관리    

라. 불법 거래

마. 51% 공격

(3) 블록체인 네트워크 보안 위협 탐지 방법

가. 수집·배포

A) 수집 데이터

B) 공개 데이터

C) JSON-RPC

D) 로그

나. 탐지·대응

A) 성능 측정

B) 필터링

C) 인공지능

다. 시각화

(4) 결론

5) 블록체인 기술을 활용한 정비장비 보안기능 향상 연구

(1) 정비장비 적용 방안

가. 현황 및 문제점

나. 블록체인 구조를 적용한 개선

다. SHA256 알고리즘 활용

라. 개인키, 공개키 활용

(2) 적용 비용 산정

(3) 발생 가능한 문제

(4) 기대 효과

(5) 결론    

제 Ⅲ편 양자점 소재기술

1 장 양자점 소재활용 태양전지 기술동향

1. 차세대 태양전지 동향

1) 염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cell)

(1) 염료

(2) 나노다공성 반도체 금속 산화물

(3) 산화환원 중계물질(전해질) 및 상대전극

(4) DSSC의 시장 및 주요 업체 동향

2) 페로브스카이트 태양전지(perovskite solar cell)

(1) 페로브스카이트 광활성층 제어

(2) 페로브스카이트/전하수송층 계면 제어

(3) 무납 페로브스카이트

(4) 안정성 연구

(5) 페로브스카이트 기반 하이브리드 시스템

3) 유기 태양전지(organic solar cell)

(1) 광활성층 제어

(2) 공정 최적화

(3) 심미성 확보 및 유연 소자 개발    

4) 양자점 태양전지(quantum dot solar cell)

(1) 광활성층 제어

(2) 페로브스카이트 양자점 태양전지

5) 미래 연구 방향

2. 최근 양자점 태양전지 연구 동향

1) 양자점

2) 양자점 합성방법

3) 양자점 태양전지

4) 양자점 감응형 태양전지

5) 박막형 양자점 태양전지

6) 양자점 표면처리

7) 향후 전망

3. 페로브스카이트 나노결정의 결점 엔지니어링 및 태양전지 응용기술

1) 연구 배경

2) 페로브스카이트 양자점 특성 및 리간드 부동태화 전략

3) 페로브스카이트 나노결정의 표면 제어 및 광전 디바이스 응용

4) 결론

2 장 디스플레이용 및 친환경 양자점 신소재 연구개발

1. 디스플레이용 양자점(Quantum dot, QD) 소재개발 주요동향 

1) 양자점 디스플레이(QD 디스플레이)

(1) QD

(2) QD 디스플레이 분류

(3) 디스플레이용 양자점 소재 가치사슬 및 용도별 분류

가. 가치사슬

나. 용도별 분류

다. 기타분류 방법 

2) 양자점 소재 분야 디스플레이 시장 현황

(1) 세계 시장

(2) 국내 시장

3) 양자점 디스플레이 요소 기술 및 개발동향

(1) QD 소재 기술

(2) QDCF 요소 기술

(3) 전기구동 QD 발광다이오드(QDEL) 기

(4) 양자점 소재관련 연구개발 추진사례

(5) 기술 개발 이슈

가. 기술 경쟁력 분석결과

나. 현재 디스플레이용 양자점 소재 기술개발 현황

다. 전기발광 양자점 기술개발 현황    

라. 양자점 소재의 넓은 응용 분야

마. 비카드뮴 양자점 소재 및 원천기술 확보 필요

4) 콜로이드 양자점 전사인쇄기술 연구

(1) 연구 배경

(2) Additive-Transfer Printing

(3) Subtractive-Transfer Printing

(4) Intaglio-Transfer Printing

(5) 양자점 패터닝 기술 소자 응용

(6) 결론

5) 양자점용 가교제를 이용한 고해상도 양자점 광패터닝기술 연구

(1) 연구 목적

(2) 양자점용 광가교제를 이용한 고해상도 광패터닝

가. 양자점용 광가교제(LiXer)를 이용한 양자점 박막의 광가교 원리

나. 양자점 박막의 가교 여부 및 화학적 내구성 평가

다. RGB 양자점을 이용한 수평형/수직형 양자점 패턴 제작

(3) 광전기적 특성 저하 없는 광가교 양자점 박막 제조

가. 광가교된 양자점 박막의 광물리적 특성 분석

나. 광가교된 양자점 발광다이오드(QD-LED)의 전계발광 특성 분석

(4) 결론

6) 주요 기업 동향 

(1) 해외 기업 동향

(2) 국내 기업 동향

가. 대기업 동향

나. 중소기업 동향

7) 주요기업 특허동향 

(1) 해외 기업 특허 동향

가. 연도별 출원동향

나. 국가별 출원동향(건수)

(2) 국내 기업 특허동향

가. 연도별 출원동향

나. 국가별 출원동향(건수) 

2. 친환경 양자점 전계발광소자의 현황

1) 연구 목적 

2) 적색 InP 양자점과 전계발광소자

3) 녹색 InP 양자점과 전계발광소자

4) 청색 친환경 양자점과 전계발광소자

(1) InP 계열 청색 양자점 전계발광소자

(2) 청색 ZnSeTe 양자점 전계발광소자

5) 결론

3. 차세대 탄소 양자점 개발동향

1) 금속 양자점의 제조, 응용 및 한계점

(1) 나노기술 속 금속 양자점

(2) 금속 양자점의 제조 및 한계점

2) 차세대 탄소 양자점의 개발

(1) 친환경 소재의 탄소 양자점

(2) 홍합 모사 접합 고분자를 이용한 탄소 양자점의 개발

3) 연구 내용

(1) 홍합 모사 접합 고분자 기반 탄소 양자점의 합성

(2) 홍합 모사 접합 고분자 기반 탄소 양자점의 메커니즘

(3) 홍합 모사 접합 고분자 기반 탄소 양자점의 구조

(4) 홍합 모사 접합 고분자 기반 탄소 양자점의 광학적 특징

(5) 반도체 소자에 대한 홍합 모사 접합 고분자 기반 탄소 양자점의 흡착 능력

(6) 홍합 모사 접합 고분자 기반 탄소 양자점의 생체 내·외 형광 이미징

4) 결론

4. 근적외선 양자점 광전소재와 응용분야

1) 연구 배경

2) 근적외선 양자점 소재

(1) IV-VI족 양자점 소재

(2) III-V족 양자점 소재

(3) I-III-VI₂족 양자점 소재

3) 근적외선 광전소자 응용

(1) 근적외선 광센서

(2) 저밴드갭 태양전지

4) 결론