4차산업혁명의 엔진, 양자기술(Quantum Technology) 글로벌 혁신 기술 트렌드 및 향후 전망

Ⅰ. 양자 기술의 개발 동향과 활용 사례 분석

1. 양자 기술의 세부 분야별 기술 개발 동향
1-1. 양자 기술의 개요
1) 개념 및 중요성
2) 개요 및 최근 동향
3) 개발 이력
1-2. 양자 기술의 세부 분야별 기술 개발 동향
1) 양자 컴퓨터
(1) 그간의 개발 경위
(2) 양자 컴퓨터의 구조
(3) 양자 알고리즘
(4) 양자 컴퓨터의 응용 분야
(5) 양자 컴퓨터 하드웨어
(6) 양자 컴퓨터 소프트웨어 개발 환경
(7) 정리
2) 양자 시뮬레이터
(1) 양자 시뮬레이터와 양자 컴퓨터
(2) 양자 시뮬레이터의 플랫폼
① 원자ㆍ분자
② 이온
③ 전자
④ 광자
3) 양자 센싱
(1) 제2차 양자 혁명에서의 양자 센싱
(2) 기존의 센싱과 양자 센싱
(3) 양자 컴퓨터 디바이스와 양자 센싱 디바이스
(4) 양자 센싱의 이론ㆍ응용 연구(일본 동향 중심)
4) 양자 통신ㆍ네트워크 / 양자 키 분배에서 양자 인터넷까지
(1) 양자 통신ㆍ네트워크의 개략
(2) 양자 인터넷 구상
(3) 양자 네트워크 기술 개발 동향
(4) 양자 암호 통신 인프라 정비 동향
(5) 양자 암호

2. 주요 산업 분야별 양자 컴퓨팅의 활용 동향과 사례
2-1. 항공
1) 운항 문제를 해소(IROPS)
2) 콘텍스트를 활용하여 맞춤화된 서비스를 확충
3) 항공 회사의 네트워크 계획을 포괄적으로 최적화
2-2. 은행 및 금융 시장
1) 타게팅과 예측
2) 리스크 프로파일링
3) 트레이딩의 최적화
2-3. 화학 및 석유
1) 촉매 및 계면활성제 등의 화학제품 개발
2) 원료 운송, 정제, 제품 시장 투입 프로세스의 최적화
3) 저류층의 채굴량 확대
2-4. 의료
1) 진단 지원
2) 보험료와 프라이싱
3) 맞춤 의료
2-5. 생명과학
1) 게놈과 아웃컴을 연결하여 맞춤 의료 실현
2) 저분자 제약의 효율성 강화를 통해 환자의 아웃컴 개선
3) 단백질 입체 구조 예측에 근거하여 새로운 생물학적 제제 개발

Ⅱ. 양자 기술의 국내외 시장 전망과 정책 추진 동향

1. 양자 기술의 시장 동향과 전망
1-1. 국내외 시장규모 및 점유율 전망
1) 연도별 국내외 시장규모
(1) 글로벌
(2) 국내
2) 세부 분야별 시장규모 전망
(1) 양자 통신
(2) 양자 센서
(3) 양자 컴퓨팅
3) 용도별ㆍ지역별 시장규모 전망
(1) 양자 센서
(2) 양자 컴퓨팅
4) 주요국별 동향
5) 주요국 기술 수준 비교
1-2. 주요국으로 주목받는 중국의 양자기술 개발 동향
1) 양자 기술 추진 이력
2) 최근 연구개발 동향
1-3. 양자 컴퓨터의 향후 예측
1-4. 양자 기술의 표준화 동향
1) 글로벌 동향
2) 국내 동향
(1) 과기정통부, 양자기술 국제표준화 종합지원
(2) 양자기술 표준화평가그룹(SEG) 의장에 ETRI 단장 선임

2. 양자 기술 세부 분야별 주요 업체 동향
2-1. 양자 컴퓨팅 분야
1) 양자 컴퓨터가 주목받는 배경과 이유
2) 프로세서 분야
(1) 초전도 방식
(2) 이온트랩 방식
(3) 반도체 양자 비트 방식
(4) 광양자(light quantum) 비트 방식
3) 미들웨어 분야
4) 소프트웨어 개발 환경, 클라우드 서비스 분야
2-2. 양자 시뮬레이션 분야
2-3. 양자 계측ㆍ센서 분야
1) 냉각 원자를 사용하는 센싱 분야
2) 다이아몬드 NV 센터를 이용하는 센싱 분야
2-4. 양자 네트워크 분야
1) 난수 생성기
2) 양자 키 분배
3) 양자 키 분배 네트워크
2-5. 세계 에코시스템 형성과 활성화를 위한 과제
1) 에코시스템 개요
2) 에코시스템 활성화를 위한 과제
(1) 산업 로드맵 책정을 통한 동기 부여
(2) 수평 분업화를 통한 플레이어 진입 촉진
(3) 미래의 현금화(수익화)를 위한 전략 정비

3. 양자 기술 관련 주요국별 정책 추진 동향
3-1. 미국
3-2. 영국
3-3. EU
1) 독일
(1) 주요 추진 동향
(2) 자체 평가
2) 네덜란드
3) 프랑스
4) 네덜란드와 프랑스의 연계
3-4. 중국
3-5. 캐나다
3-6. 호주
3-7. 일본
3-8. 한국
1) 그간의 추진 이력
2) 양자기술(Quantum Technology) 연구개발 투자전략
(1) 도전적 원천 연구를 강화
(2) 양자 특화 핵심인력을 중점 육성하고, 국내외 협력 생태계를 구축
(3) 양자 연구 인프라를 확충하고 단계적으로 고도화를 추진
(4) 양자 기술의 활용과 산업 혁신을 촉진
3) 50큐비트 양자컴퓨터 구축 및 양자인터넷 개발 착수
4) '미래양자융합포럼' 출범

Ⅲ. 양자 기술 글로벌 연구개발과 특허 동향 분석

1. 양자 기술 세부 분야별 연구개발 동향 분석
1-1. 양자 컴퓨터
1) 분석 방법
2) 분석 결과
(1) 논문 수 및 평균 인용 수 동향
(2) 주요국별 연구개발 동향(1985~2020)
(3) 주요국별 연구개발 동향(2014~2020)
(4) 주요 연구 토픽(2014~2020)
3) 정리
1-2. 양자 시뮬레이터
1) 글로벌 주요 동향
2) 국가별 연구 경쟁력 비교
3) 플랫폼 연구 상황 비교
1-3. 양자 센싱
1) 분석절차
2) 연도별 연구 동향
3) 인용 상위 연구
4) 주요 단어 및 네트워크 분석
5) 주제 분석
6) 연구 주제별 평균 인용 수
7) 연도별 주요 학술지
8) 주제별 전망
9) 오픈엑세스 저널 비율
10) 펀딩연구의 비율
1-4. 양자 키 분배 연구개발 동향 분석
1) 분석절차
2) 연도별 연구 동향
3) 인용 상위 연구
4) 주요 단어 및 네트워크 분석
5) 주제 분석
6) 연구 주제별 평균 인용 수
7) 연도별 주요 학술지
8) 주제별 전망
9) 오픈엑세스 저널 비율
10) 펀딩연구의 비율

2. 양자 기술 특허 동향 분석
2-1. 분석 개요
2-2. 주요국별 문헌/특허 비교
1) 연도별ㆍ국가별 추이
2) 기술 조감도
2-3. 조직ㆍ출원인별 분석

Ⅳ. 국내외 주요업체별 양자기술 관련 개발 및 대응전략

1. 주요국으로 주목받는 중국
1-1. 연구기관 및 연구거점
1) 중국과학기술대학 양자물리ㆍ양자정보 연구부
2) 중국과학기술대학 양자 머티리얼ㆍ광자 기술 실험실
3) 중국과학원 양자 정보ㆍ양자 과학 기술 이노베이션 연구원
4) 중국과학원 양자 정보 중점 실험실
5) 중국 과학원 대학 카블리 이론 물리 연구소
6) 칭화대학 양자 정보 센터
7) 칭화대학 학제 정보학 연구원
8) 베이징 양자 정보 과학 연구원
9) 베이징 대학 양자 재료 과학 센터
10) 난팡 과학기술 대학 선전 양자 과학ㆍ공학 연구원
1-2. 주요 기업
1) 저장 선저우 양자 통신 기술 유한공사
2) 안후이 문천 양자 과기 주식회사(Qasky)
3) 국가 전력망 유한공사
4) 알리클라우드 계산 유한공사
5) 중국 과학기술 대학 궈둔 양자 기술 유한공사
6) 산둥 양자 과학기술 연구원 유한공사
7) 허페이 본원 양자 계산 과학기술 유한공사
8) 바이두 양자 계산 연구소
9) 중국 전자 과학기술 집단공사 제14 연구소
10) 궈카이 치커 양자기술(베이징) 유한공사
1-3. 스타트업
1) 지난 양자 기술 연구원
2) 선전시 윈타오 양자 과학 기술 유한 공사
3) 선전시 양자 스핀 과학 기술 유한공사
4) 저장 지우조 양자 정보 기술 주식회사
5) 청두 톈아오 전자 주식회사
1-4. 주요 연구자
1) 판젠웨이(PAN Jianwei)
2) 쉐치쿤(XUE Qikun)
3) 궈광찬(GUO Guangcan)
4) 궈궈핑(GUO Guoping)
5) 위다펑(YU Dapeng)
6) 자슈오탕(JIA Suotang)
7) 루차오양(LU Chaoyang)
8) 장창(ZHANG Qiang)
9) 천위아오(CHEN Yu-ao)
10) 왕지준(WANG Zhijun)

2. 중국 外 해외
2-1. 미국
1) IBM
(1) 127큐비트 프로세서 ‘이글(Eagle)’
(2) 대규모 양자 컴퓨터 실용화 로드맵
2) 구글
(1) 53개 큐비트의 Sycamore
(2) 10년 이내 상용화
3) 마이크로소프트
(1) 양자 컴퓨터의 소프트웨어에 주목
(1) 양자 컴퓨터의 소프트웨어에 주목
4) 인텔
(1) 양자 기술 관련 전략
(2) 반도체 공장에서 큐비트 제작 성공
5) 아마존웹서비스(AWS)
(1) 양자 컴퓨팅이 클라우드 퍼스트 기술이 될 것으로 기대
(2) 대규모 초전도 양자컴퓨터 구축
6) 아이온큐
2-2. 일본
1) NEC(일본전기주식회사)
(1) 오류 내성 양자 컴퓨터 개발
(2) 양자 컴퓨터 실증 실험
(3) 양자 어닐링 머신
2) 이화학연구소
(1) 양자컴퓨터 연구센터
(2) 실리콘 3 양자 비트 실현
3) NTT
(1) 광섬유 결합 양자 광원 개발
(2) 中규모 양자 컴퓨터용 ‘하이브리드 양자 오류 감소 방법’을 제안
4) 후지쯔
(1) 36큐비트 양자 시뮬레이터 개발
(2) 내결함성 양자 컴퓨터 연구개발 체제 강화
5) 도시바
(1) 세계 최장거리 600km 양자암호통신 실증
(2) 양자암호통신 관련 협업
6) 히타치
(1) 히타치의 어닐링형 양자 컴퓨터 CMOS 어닐링 머신
(2) 게이트형 양자 컴퓨터 / 대규모 집적 실리콘 양자 컴퓨터

3. 국내
3-1. 주요 연구기관 및 대학
1) 한국표준과학연구원(KRISS)
(1) 양자 상태 평가·측정하는 정밀측정기술 개발 성공
(2) 50큐비트 양자컴퓨터 구축 및 양자인터넷 개발 착수
2) 한국과학기술연구원(KIST)
(1) 상온 동작 양자컴퓨터
(2) 양자측정 난제 증명
(3) 양자암호통신장치 기술이전 협약
3) 포항공과대학교
(1) 양자소자연구실
(2) 양자 얽힘 없이 측정 정확도를 높일 수 있는 기술 개발
3-2. 이동통신사
1) SKT
2) KT
3) LG유플러스
3-3. 상장 기업
1) 삼성전자
2) LG전자
3) 코위버
4) 우리로
5) 우리넷
6) 옵티시스
7) 드림시큐리티