<양자역학 산업> 기술 개념, 산업 현황, 관련 기업

 

 

10년 내에 도래할 유망 산업인 양자역학 산업에 대해 알아보고자 한다. 기술 개념, 산업 현황, 관련 기업 순으로 작성하였다.

 

1. 양자 역학의 기술 개념

양자역학은 원자와 전자와 광자와 같은 아원자 입자와 같은 매우 작은 규모로 물질과 에너지의 행동을 연구하는 물리학의 한 분야이다. 이러한 규모에서 물리적 세계의 행동을 이해하기 위한 틀을 제공하는 기초 이론이며, 화학 및 재료 과학에서 정보 기술 및 암호학에 이르기까지 다양한 분야에서 적용된다. 양자역학의 중심에는 특정한 순간에 시스템의 특성을 설명하는 양자 상태의 개념이 있다. 자동차나 행성과 같은 거시적인 물체의 행동을 설명하는 고전 역학과 달리, 양자 역학은 입자가 파동과 입자와 같은 행동을 둘 다 나타낼 수 있다는 것을 의미하는 파동-입자 이중성의 개념을 포함한다. 양자 시스템의 동작은 시스템의 양자 상태가 시간이 지남에 따라 어떻게 진화하는지를 설명하는 수학적 방정식인 슈뢰딩거 방정식에 의해 지배된다. 시스템의 양자 상태는 시스템의 특성에 대한 정보를 인코딩하는 수학적 함수인 파동 함수로 설명할 수 있다. 파동 함수는 시스템에서 측정이 수행될 때 특정 결과를 관찰할 확률을 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 양자역학의 가장 유명한 예 중 하나는 이중 슬릿 실험으로, 전자와 같은 입자가 두 개의 슬릿으로 된 스크린을 향해 발사된다. 화면 뒤에 있는 검출기의 결과 패턴은 간섭 패턴을 보여주는데, 이는 입자가 파동으로 작용하여 서로 간섭한다는 것을 나타낸다. 이 실험은 파동-입자 이중성의 개념과 양자 역학의 확률론적 특성을 설명한다. 양자역학은 또한 얽힘의 개념을 포함하는데, 여기서 두 개 이상의 입자의 특성은 큰 거리로 떨어져 있어도 한 입자의 특성을 측정하는 방식으로 연결되어 다른 입자에 영향을 미치는 방식으로 연결된다. 이는 양자 컴퓨팅과 양자 암호학에 영향을 미치는데, 이는 얽힌 입자의 고유한 특성을 활용하여 고전적인 시스템으로는 불가능한 방식으로 계산과 통신을 수행한다. 전반적으로 양자역학은 물질과 에너지의 행동을 가장 작은 규모로 이해할 수 있는 틀을 제공하며, 과학과 기술의 많은 분야에 깊은 영향을 미친다. 수학적으로 복잡하고 개념적으로 이상하기 때문에 이해하고 작업하는 것은 어려울 수 있지만, 그것의 예측은 수많은 실험에서 시험되고 확인되어, 모든 과학에서 가장 성공적인 이론 중 하나가 되었다.

 

2. 산업 현황

구체적인 '양자역학 산업' 자체는 없지만, 오히려 양자역학의 원리와 개념이 다양한 산업 분야에서 다양한 기술과 응용 분야의 발전을 이끌었다. 양자역학은 현대 기술의 발전에 결정적인 역할을 해왔으며, 정보기술과 통신에서부터 의료, 재료과학에 이르기까지 많은 분야에 걸쳐 그 영향이 느껴진다. 양자역학이 중요한 영향을 미치는 한 분야는 양자 컴퓨팅의 발전이다. 양자 컴퓨터는 양자 역학의 원리를 사용하여 고전적인 컴퓨터로는 불가능한 계산을 수행한다. 그들은 얽힌 입자의 고유한 특성을 이용하여 계산을 병렬로 수행하고 고전적인 컴퓨터보다 기하급수적으로 빠르게 특정 문제를 해결한다. IBM, 구글, 마이크로소프트 등을 포함한 여러 회사가 양자 컴퓨팅 기술 개발에 투자하고 있다. 양자역학은 또한 새로운 물질과 센서의 개발에 사용되고 있다. 예를 들어, 반도체 나노 결정체인 양자점은 TV와 스마트폰을 위한 더 밝고 효율적인 디스플레이를 만드는 데 사용될 수 있다. 자기장, 온도 및 기타 물리적 매개변수를 측정하기 위해 얽힌 입자의 특성을 사용하는 양자 센서는 의료 영상 및 광물 탐사와 같은 분야에 적용된다. 암호학 분야에서 양자역학은 얽힘의 원리를 이용하여 암호화된 정보를 전송하는 안전한 통신을 위한 기술인 양자 키 분배의 개발을 이끌었다. 이 기술은 보안 통신에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 가지고 있으며 금융, 정부, 군대와 같은 분야에 적용된다. 이러한 분야 외에도 양자역학은 양자측량학, 양자통신, 양자시뮬레이션 및 기타 응용 분야의 개발에도 사용되고 있다. 양자 기술의 발전은 아직 초기 단계에 있지만, 많은 전문가들은 그것이 앞으로 수십 년 안에 세계를 변화시킬 잠재력을 가지고 있으며, 의료와 에너지에서 금융과 운송에 이르는 분야에서 돌파구를 마련할 수 있다고 믿는다.

 

3. 관련 기업

양자 컴퓨팅, 양자 통신, 양자 감지, 양자 암호화를 포함한 여러 기업과 조직이 양자 기술 개발에 참여하고 있다. 첫째, IBM은 양자 컴퓨팅 분야의 선두 주자이며 20년 넘게 양자 컴퓨팅 기술을 개발해 왔습니다. 현재까지 공개적으로 사용 가능한 가장 큰 양자 컴퓨터인 53 큐비트 양자 컴퓨터의 개발을 포함하여 이 분야에서 상당한 발전을 이루었다. 둘째, 구글은 양자 컴퓨팅 분야의 또 다른 주요 업체이며 자체적인 양자 컴퓨팅 기술을 개발하기 위해 노력해 왔습니다. 그것은 브리스틀콘으로 알려진 72 큐비트 양자 컴퓨터를 개발했고, 1,000 큐비트 양자 컴퓨터를 개발하고 있다. 셋째, 마이크로소프트는 또한 양자 컴퓨팅에 많은 투자를 하고 있으며 자체적으로 양자 컴퓨팅 언어인 Q#와 양자 개발 키트라고 불리는 양자 시뮬레이터를 개발했습니다. 그것은 또한 양자 컴퓨팅 기술을 개발하기 위해 여러 회사들과 파트너십을 맺었다. 넷째, Rigetti Computing은 상용 애플리케이션을 위한 양자 컴퓨팅 기술을 개발하는 데 초점을 맞춘 스타트업입니다. 32 큐비트 양자컴퓨터가 포함된 자체 양자컴퓨팅 플랫폼을 개발했으며 128 큐비트 양자컴퓨터 개발에 힘쓰고 있다. 다섯째, IonQ는 양자 컴퓨팅 기술 개발에 초점을 맞춘 또 다른 스타트업이다. 포획된 이온을 큐비트로 사용하며, 다른 유형의 큐비트보다 안정적이고 신뢰할 수 있다고 주장한다. 그것은 32 큐비트 양자 컴퓨터를 개발했고 더 큰 양자 컴퓨터를 개발하고 있다. 여섯째, 허니웰은 양자 컴퓨팅을 포함한 광범위한 산업에 관여하는 대기업이다. 그것은 갇힌 이온을 큐비트로 사용하는 자체 양자 컴퓨팅 플랫폼을 개발했다. 그것은 또한 양자 컴퓨팅 기술을 개발하기 위해 여러 회사들과 파트너십을 맺었다. 일곱째, 도시바는 양자통신 등 다양한 산업에 관여하는 다국적 대기업이다. 얽히고설킨 광자를 이용해 원거리에서 안전하게 정보를 전송하는 양자통신 시스템을 개발했다. 여덟째, ID 퀀티크는 양자암호기술 개발에 주력하고 있는 기업이다. 얽힌 광자의 특성을 이용해 암호화된 정보를 전송하는 양자키 배포 시스템을 개발했다. 이들은 양자 기술 개발에 참여하는 기업과 조직의 몇 가지 예에 불과하다. 분야가 지속적으로 성장하고 진화함에 따라 더 많은 기업과 조직이 시장에 진출하고 새롭고 혁신적인 양자 기술을 개발하는 것을 기대할 수 있다.