자양자드: C59120800 / A4 154p/ 2017. 11. 30
양자의 세계는 초미세의 세계를 지배하는 법칙에 근거하고 있으며, 우리가 사는 일상 세계와는 양상이 완전히 다르다. 지금까지는 이론물리학 중심의 세계였지만, 반도체 미세화가 극한까지 근접한 가운데 새로운 기술의 모색은 양자의 세계로 향하고 있다. 즉 과학기술의 진보에 의해 양자의 세계는 우리의 일상 사회와 가까워지고 있다. 그 중에서도 실용화가 예상되는 것을 중심으로 아래의 6개 영역을 조사대상으로 한다.
양자통신에 필수적인 양자암호기술을 중심으로 한 「차세대 암호기술」(통신, 방송, 검색, 콘텐츠 전달, 기타 5개 애플리케이션). IBM, Intel, Google, Microsoft 등 IT의 거인들이 방대한 경영 자원을 투입해 필사의 개발 경쟁을 펼치고 있는 「양자컴퓨터」. 실용화를 목표로 한 연구개발이 가속화되고 있는 「양자센싱」(자기, 광학, 기타 3개 용도), 「양자이미징」(양자빔, 광자의 2개 카테고리). 양자기술을 구사한 후방산업 제품을 지탱하는 기반기술로서 「양자 스핀트로닉스」(비휘발성 메모리, 트랜지스터, 광메모리, 기타 4개 용도)와 「양자정보 디바이스」(일렉트로닉스, 정보·통신 생명과학, 에너지, 기타 5개 분야)을 채택했다.
또한 일본은 투입되는 자금과 인재 측면에서 세계 선진국에 비해 크게 뒤쳐지고 있는 것이 염려되고 있다.
◆조사개요
조사대상 품목：양자컴퓨터, 양자 스핀트로닉크스, 양자센싱, 양자이미징, 양자정보 디바이스, 차세대 암호기술
대상기업：전기 메이커, 재료 메이커, 대학, 연구기관
조사방법：직접 면담 취재
조사기간：2016년 11월~2017년 4월
◆자료 포인트
정기간행물 「Yano E plus」에서의 관련 특집(2016년 12월호~2017년 5월호)을 베이스로 편집, 시장 수치 등도 발췌.
■게재 내용
조사결과의 포인트
제1장 양자컴퓨터
이미 세계 최초 제품은 캐나다발, google 및 NASA등에 납품 완료
세계적인 빅네임이 참전하는 가운데 일본의 기초과학은 꽃을 피울 수 있을까∼
1. 양자컴퓨터란?
2. 양자컴퓨터의 역사
3. 양자컴퓨터의 대표적 방식
3-1. 양자회로방식
3-2. Ising model형 양자정보처리방식
(1) 양자어닐링
(2) Coherence · Ising machine
4. 양자컴퓨터 시장규모 예측
【그림·표1. 양자컴퓨터 일본 및 WW시장규모 예측(금액：2015-2040년 예측)】
5. 양자컴퓨터의 세계 연구개발 동향
5-1. 미국
5-2. 캐나다
5-3. 유럽
5-4. 일본
6. 양자컴퓨터에 관한 개별 연구기관 동향
6-1. 국립대학법인 오사카대학
6-2. 국립대학법인 교토대학
6-3. 학교법인 게이오기주쿠대학
6-4. 대학공동이용기관법인 정보시스템연구기구 국립정보학연구소(NII)
6-5. 학교법인 다마가와가쿠엔/다마가와대학
【그림1. 양자마이크로컴퓨터를 부착한 양자레이더카메라의 모식도】
6-6. 국립대학법인 쓰쿠바대학
6-7. 국립대학법인 도쿄공업대학
【그림2. 순회 세일즈맨 문제의 모식도】
6-8. 국립대학법인 도쿄대학
6-9. 일본전신전화 주식회사(NTT)
6-10. 국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)
6-11. 국립연구개발법인 이화학연구소
6-12. 학교법인 와세다대학
【그림3. 클러스터 분석의 개념도】
【그림4. 최적해를 얻는 방법으로서의 양자어닐링】
7. 양자컴퓨터의 과제와 전망
제2장 양자 스핀트로닉크스
물질의 전기적 성질과 자기적 성질을 양자역학적으로 제어하는 새로운 사이언스, 일본의 연구개발은 세계를 리드~
1. 스핀트로닉스란?
2. 양자스핀트로닉스란?
3. 양자스핀트로닉스의 용도 분야
3-1. 스핀 비휘발성 메모리-
3-2. 스핀트랜지스터
3-3. 스핀광메모리
3-4. 양자컴퓨터-
4. 양자스핀트로닉스의 시장규모 예측
【그림·표1. 양자스핀트로닉스의 일본 및 WW시장규모 예측(금액：2020-2025년 예측)】
【그림·표2. 양자스핀트로닉스의 용도 분야별 일본 시장규모 예측(금액：2020-2025년 예측)】
5. 양자스핀트로닉스에 관한 일본의 연구기관 동향
5-1. 국립대학법인 이바라키대학
【그림1. 스핀제벡효과를 확인하는 실험 설정】
【그림2. 다강체에서 원편광 레이저에 의해 스핀류를 생성하는 실험 설정】
5-2. 국립대학법인 오사카대학
5-3. 국립대학법인 교토대학
5-4. 학교법인 게이오기주쿠대학
5-5. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소
【그림3. 에피택시얼 MTJ 소자 집적화 프로세스의 모식도】
【그림4. MgO-MTJ 소자에 의한 마이크로파 발진기의 모식도】
5-6. 국립대학법인 쓰쿠바대학
5-7. 대학공동이용기관법인 자연과학연구기구 분자과학연구소
5-8. 주식회사 도시바
5-9. 국립대학법인 도쿄공업대학
【그림5. 원편광한 빛의 방출과 검출을 실시하는 스핀포토닉디바이스의 모식도】
5-10. 국립대학법인 도쿄대학
5-11. 국립대학법인 도호쿠대학
5-12. 국립대학법인 나고야대학
5-13. 국립연구개발법인 일본원자력연구개발기구
5-14. 일본전신전화 주식회사(NTT)
5-15. 주식회사 히타치제작소
5-16. 국립대학법인 히로시마대학
5-17. 국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)
5-18. 국립대학법인 홋카이도대학
5-19. 국립연구개발법인 이화학연구소
5-20. 학교법인 와세다대학
6. 양자스핀트로닉스의 전망
제3장 양자센싱
양자 얽힘과 터널 효과 등 특이한 양자적 성질을 이용감도 및 분해가능 부분에서 고전적 계측을 능가
1. 양자 과학기술에 정신을 쏟기 시작한 문부과학성
2. 양자센싱과 그 의의
3. 양자센싱의 응용 분야
3-1. 자기센서
3-2. 양자캐스케이드레이저
3-3. 양자얽힘현미경
3-4. 양자관성센서
3-5. 광격자시계
3-6. 양자컴퍼스
3-7. 양자레이더
4. 양자센싱의 시장규모 예측
【그림·표1. 양자센싱의 일본내 및 WW 시장규모 예측(금액：2020-2040년 예측)】
【그림·표2. 양자센싱의 용도분야별 일본 시장규모 예측(금액：2020-2040년 예측)】
5. 양자센싱에 관한 일본 연구기관 동향
5-1. 국립대학법인 오사카대학
5-2. 학교법인 게이오기주쿠대학
【그림 1. NV중심의 배향 분포를 나타내는 매핑상】
5-3. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소
5-4. 스미토모전기공업 주식회사
5-5. 국립대학법인 전기통신대학
5-6. 국립대학법인 도쿄공업대학
【그림 2. 다이아몬드 양자센서의 성능과 응용 가능성을 나타낸 모식도】
【그림 3. 집광효율 향상을 위해 보텀업 프로세스로 형성한 마이크로 구조 모식도】
5-7. 국립대학법인 도쿄대학/국립연구개발법인 이화학연구소
【그림 4. 광격자시계의 원리를 나타낸 모식도】
【그림 5. 광격자시계의 네트워크 개념을 나타낸 모식도】
5-8. 국립대학법인 도호쿠대학
5-9. 일본전신전화 주식회사(NTT)
5-10. 국립연구개발법인 양자과학기술연구개발기구
6. 양자센싱의 전망
제4장 양자이미징
고전광을 이용한 이미징에 비해 뛰어난 해상도가 매력, 여러 방면에서 활용이 기대
1. 양자이미징이란
2. 양자이미징의 종류
2-1. 광자 이미징
(1) 양자얽힘 이미징
(2) 양자 고스트 이미징
2-2. 양자 빔 이미징
(1) 중성자 이미징
(2) 테라헤르츠 분광 이미징
3. 양자이미징의 응용분야
3-1. 생명과학
3-2. 재료과학
3-3. 우주과학
3-4. 공업
4. 양자이미징의 시장규모 예측
【그림·표1. 양자이미징의 일본 및 WW시장규모 예측(금액：2020-2040년 예측)】
【그림·표2. 양자이미징의 분야별 일본 시장규모 예측(금액：2020-2040년 예측)】
5. 양자이미징에 관련되는 일본 연구기관 동향
5-1. 학교법인 게이오기쥬쿠대학
5-2. 대학공동이용기관법인 고에너지가속기연구기구(KEK)
【그림 1. SOI 양자이미징 검출기의 구조】
【그림 2. SOI 검출기에 의한 이미징 사례(물고기)】
5-3. 코니카미놀타 주식회사
5-4. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소
5-5. 씨그마알드리치재팬 합동회사
5-6. 국립대학법인 전기통신대학
【그림 3. 양자얽힘을 이용한 리소그래피 실험의 모식도】
5-7. 국립대학법인 도쿄공업대학
5-8. 국립대학법인 도호쿠대학
5-9. 국립대학법인 나고야대학
5-10. 학교법인 일본대학
5-11. 파이오니아 주식회사
【그림 4. 테라헤르츠 장치의 원리(테라헤르츠 시간영역 분광법)】
【그림 5. 테라헤르츠 스캐닝 사례(도막후막측정 결과)】
【그림 6. 공명 터널 다이오드를 이용한 테라헤르츠 장치의 외관】
5-12. 하마마쓰호토닉스 주식회사
5-13. 후지색소 주식회사
5-14. 국립연구개발법인 이화학연구소
5-15. 국립연구개발법인 양자과학기술연구개발기구
5-16. 국립대학법인 와카야마대학
6. 양자이미징의 전망
제5장 양자정보 디바이스
전자와 광자를 정확하게 제어·관측하는 기술이 기준
그 실현으로 본격적인 양자기술 성과의 개화에
1. 양자정보 디바이스란
2. 양자정보 디바이스의 사례
2-1. 양자점 디바이스
2-2. 양자 나노 메카니컬 디바이스
3. 양자정보 디바이스의 응용 분야
3-1. 일렉트로닉스
3-2. 정보통신
3-3. 생명과학
3-4. 에너지
4. 양자정보 디바이스의 시장규모 예측
【그림·표1. 양자정보 디바이스의 일본 및 WW시장규모 예측(금액：2020-2040년 예측)】
【그림·표2. 양자정보 디바이스의 응용 분야별 일본 시장규모 예측(금액：2020-2040년 예측)】
5. 양자정보 디바이스에 관한 일본의 연구기관 동향
5-1. 국립대학법인 오사카대학
5-2. 국립연구개발 인 산업기술종합연구소
5-3. 국립대학법인 도쿄공업대학
【그림1. 근접장 테라헤르츠·이미징 소자의 모식도】
【그림2. 실리콘 플라즈모닉 구조의 사례】
5-4. 국립대학법인 도쿄대학
【그림3. 전기-기계-광 결합계의 구조 모식도】
5-5. 국립대학법인 도호쿠대학
5-6. 국립대학법인 나고야대학
5-7. 일본전신전화 주식회사(NTT)
5-8. 국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)
5-9. 국립대학법인 호쿠리쿠첨단과학기술대학원대학
5-10. 국립대학 법인 홋카이도 대학
5-11. 국립연구개발법인 이화학연구소/도쿄대학
【그림4. 스핀을 이용한 4비트 양자 계산기의 모식도】
【그림5. 개발한 나노 디바이스의 개념도】
6. 양자정보 디바이스의 전망
제6장 차세대(양자) 암호기술
주목 받고 있는 양자암호는 세계적으로 개발경쟁이 전개 중
뒤쳐지고 있는 일본의 반격을 기대
1. 왜, 지금, 암호기술이 주목을 받는가?
2. 차세대 암호의 핵심이 되는 양자암호기술
3. 양자암호기술의 전형적인 프로토콜
3-1. BB84
3-2. E91
3-3. B92
3-4. BBM92
3-5. 차동위상 시프트(DPS：Differential Phase Shift)
3-6. Y-00
4. 차세대 암호기술의 해외 동향
4-1. 미국
4-2. 유럽
4-3. 중국
5. 차세대 암호기술의 시장규모
【그림·표1. 차세대 암호기술의 일본 및 WW 시장규모 예측(금액：2020-2030년 예측)】
【그림·표2. 차세대 암호기술의 애플리케이션별 일본 시장규모 예측(금액：2020-2030년 예측)】
6. 차세대 암호기술과 관련된 기업·단체의 대응 동향
6-1. 오키전기공업 주식회사
【그림1. PPLN 도파로를 이용한 양자광원 발생의 모식도】
6-2. 국립대학법인 규슈대학
6-3. 학교법인 게이오기주쿠대학
【그림2. CNT에서 단일광자가 발생하는 상태를 나타내는 모식도】
【그림3. 가교 CNT의 SEM 사진】
6-4. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소
6-5. 국립연구개발법인 정보통신연구기구(NICT)
6-6. 학교법인 다마가와가쿠엔
6-7. 국립대학법인 전기통신대학
【그림4. 나노 광섬유 공진기의 개념도】
【그림5. 이시하라산업과 전기통신대학 공동개발에 의한 나노 광섬유 작성 장치】
【그림6. 나노파이버 블랙그레이팅의 SEM 사진】
6-8. 국립대학법인 도쿄공업대학
6-9. 주식회사 도시바
【그림7. 양자암호 통신시스템의 구성】
6-10. 일본전기(NEC) 주식회사
6-11. 일본전신전화(NTT) 주식회사
6-12. 주식회사 후지쓰연구소
6-13. 국립대학법인 홋카이도대학
6-14. 미쓰비시전기 주식회사
7. 암호기술의 진보는 인간과 컴퓨터 사이에 새로운 장벽을 만든다!?
댓글 없음:
댓글 쓰기