ADD, 국내 최초 2.6km급 자유공간 '얽힘 양자 송수신' 기술 개발

[이데일리 김관용 기자] 국방과학연구소(이하 ADD)가 언론에 국내 최초로 개발에 성공한 세계적 수준의 ‘고효율 얽힘 양자쌍 생성’ 기술을 공개하고 이를 야외(자유공간) 2.6㎞ 거리로 송수신하는 기술을 선보였다.

ADD는 지난 20일 언론 공개 행사에서 이같은 양자 기술을 소개했다. ‘양자 얽힘’은 두 양자가 먼 거리에 있어도 계속 연결돼 한 양자의 특성 변화가 다른 양자에도 즉각적으로 영향을 미치게 되는 현상이다. 원거리 목표물 탐지, 암호통신 등에 이용될 수 있는 양자의 핵심 특성이다.

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

ADD에 따르면 이번 기술은 광학계 기반의 양자 광원을 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, ADD는 이러한 ‘대기외란 보정 기술’을 자체 개발로 확보했다. 이 연구 결과는 SCI 국제학술지 ‘옵틱스 익스프레스’에 올해 게재됐다.

양자 기술은 미국, 중국, 유럽 등 해외 선도국들이 오랜 기간 막대한 인력과 예산을 투자하고 있는 분야다. 현재는 위성과 드론 등 다양한 플랫폼을 이용해 양자센싱 라이다와 무선 양자통신 연구를 수행하고 있다. 특히 2012년 미국의 양자레이다 기술 연구에 이어 2016년 중국은 양자통신 위성을 발사해 양자암호 통신성공을 발표했다. 오스트리아와 중국 등은 2020년 이후 양자레이다 시제품 제작과 얽힘 양자 송수신 시험소식 등을 잇따라 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 전했다.

2.6㎞ 자유공간 얽힘양자 송수신 기술을 구현하는 광통신 시스템 (사진=국방과학연구소)