I. 서론

양자정보과학기술(Quantum Information Science & Technology: QIST)이 궁극
적으로 추구하는 목표는 바로 글로벌 양자네트워크(quantum network) 구축 또는 양
자인터넷(quantum internet)을 실현하는 일이라고 할 수 있다.

이 기술은 양자 컴퓨팅(quantum computing), 양자통신(quantum communication)

그리고 양자센싱(quantum sensing) 기술이 유기적으로 결합된 형태로 구현될 것이며,

지금의 인터넷과는 비교할 수 없을 만큼의 무한한 응용 가능성과 정보처리의 능력을 발

휘할 수 있을것으로 예측되고 있다. 이에 발맞추어, 양자정보과학기술의 고도화를 위한

다각적인 노력과 지원이 전 세계적으로 이루어지고 있다.

글로벌 양자네트워크의 실현을 위한 유력한 모델 중의 하나는 모듈식의 양자네트워크
(Modular Quantum Network: MQN)를 구축하는 일이다. 이는 종대종(end-to-end)
양자네트워크의 사용자 간에 양자정보를 효율적으로 전송하는 기술을 담고 있는데, 인
공위성 대 인공위성, 지상 기지국 대 인공위성 간, 이동체(항공기, 드론, 자동차, 스마트폰
등) 간 그리고 주요 도시 대 도시를 연결하는 백본(backbone) 양자통신(메트로폴리탄
양자네트워크) 등의 형태로 구성될 수 있다[그림 1]. 글로벌 양자통신은 원거리의 사용자
를 염두에 두기 때문에 양자정보를 전달하는 역할은 고순도의 양자얽힘(quantum
entanglement)과 양자중첩(quantum superposition)을 매개하는 양자광원이 필수가
된다. 또한, 광자를 전달하는 양자채널(quantum channel)의 타입은 기본적으로 무선
과 유선 통신이 혼합된 유무선 하이브리드 형태의 구조를 가지게 된다.

현재 점대점(point-to-point) 양자통신 연구가 주를 이루는 상황에서 종대종 양자네트

워크 사용자간의 양자정보 전달 및 처리 기술을 정확히 예측하기는 매우 어렵다. 다만,

현시점에서 양자네트워크에서의 양자정보 전달의 한계 또는 양자네트워크의 초연결성

을 미리예측해 보는 시도는 시기적절한 것으로 판단된다. 여기서, ‘양자네트워크에서의

초연결성’이 의미하는 바는 양자얽힘을 필요에 따라 적재적소에 분배하는 것이 가능해야

하며 이를 자유자재로 활용할 수 있어야 함을 의미한다. 따라서 진정한 양자네트워크는

양자얽힘 분배가 핵심이 되어야 하며, QKD(Quantum Key Distribution, 양자키분배)

네트워크를 포함하는 상위의 개념으로 이해하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

모듈식 양자네트워크를 가정한 국내의 연구는 사실상 없다고 볼 수 있으며, 해외의 경우

이탈리아 Pirandola 교수팀의 주도 아래 MQN과 관련된 이론적 연구가 일부 존재한다고

볼수 있다.

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