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양자정보 기술을 실현하기 위한 광자검출 기술

전문가 제언: ○ 인터넷을 비롯한 유무선 통신 수요가 급증함에 따라 통신 네트워크의 정보보안 문제는 국가, 기업, 금융 기관 등의 중요한 기밀보호 및 개인의 사생활 보호 측면에서 그 중요성이 점점 더 커지고 있다.

○ 이와 같은 정보보안 문제를 해결하는 방안으로 등장한 양자정보 기술은 자연의 근본 법칙인 양자역학의 원리를 기초로 하므로 정보의 도청과 감청이 근본적으로 불가능하며 그 안전성이 절대적으로 보장된다.

○ 광자를 정확하게 고감도로 검출하는 광자검출 기술은 양자정보 기술을 실현하는 데 반드시 필요한 기반기술이다. 이 기술은 통신 분야에서 광자로부터 신호를 얻는 것뿐만 아니라 광의 양자상태로의 비선형 변환을 일으키는 양자 게이트의 구성 요소로서 본질적인 역할을 한다.

○ 양자 암호통신 기술을 실제로 구현하기 위해서는 고성능 광자검출기가 반드시 필요하다. 특히 광섬유, 대기 등을 통하여 단일광자 수준의 광 신호를 전송할 때 광자검출기의 양자효율은 양자 암호통신의 거리를 제한하는 중요한 요소로 작용한다. 양자 정보통신 기술의 실용화를 위하여 현재 단일광자 검출기의 연구개발에 주력하고 있다. 단일광자 검출기로는 반도체 방식과 초전도 방식을 이용한 방식이 주류를 이루고 있다.

○ 광자검출기는 높은 양자효율과 낮은 잡음수준을 필요로 하므로 양자 암호통신에서 사용되는 광자검출기는 PIN형 대신 APD형 광자검출기를 사용하고 있다. 현재 개발된 InGaAs APD형 광자검출기는 Gated Ceiger 모드에서 잡음 광자 검출확률이 10?5/ns, 양자효율이 약 10%인 것으로 알려졌다. 고성능 통신파장 대역에서 동작되는 InGaAs 광자검출기에 관한 연구개발이 활발하게 진행되고 있어 양자정보 기술의 큰 발전이 기대된다.

저자: Mashahide SASAKI, Mikio FUJIWARA
자료유형: 학술정보