(Tendencies and Prospects on Quantum Radar Systems)
정종진
전상운
정방철
김철영
김진웅
한국통신학회
본 논문은 양자 레이다 시스템의 핵심 요소인 양자 조명에 대한 전반적인 연구 동향을 살펴보았다. 양자 조명 현상의 기반이 되는 양자 얽힘에 대한 간단한 분 석과 양자 조명 현상의 이론적 분석 및 실험적 분석을 통해 양자 조명을 레이다 시스템에 적용했을 경우의 이점과 기술적 구현의 어려움에 대해 기술하였다. 양자 레이다 시스템은 크게 단일 광자 시스템, 얽힘 광자 시스템, 마이크로웨이브 대역에서 동작하는 얽힘 광자 시스템으로 나눌 수 있다.
얽힘 광자 시스템뿐만 아니라 단일 광자 시스템 또한 RF 레이다파와 전파 특성 차이로 인해 기존의 레이다 시스템과 차별화된 성능 향상을 얻을 수 있을 것으로 기대한다. 얽힘 광자 시스템과 마이크로웨이브 대역에서 동작하는 얽힘 광자 시스템은 양자 조명이 적용된 시스템으로 잡음 환경에서의 표적 검출 능력 향상을 얻을 수 있지만 양자 조명 시스템 자체가 저장된 광자와 신호 광자의 동시 측정 을 필요하기 때문에 표적까지의 거리 정보가 필요하다는 단점이 존재하며, 또한 마이크로웨이브 대역에서 동작하는 얽힘 광자 시스템의 경우 EOM 변환기 개발 이라는 난제가 존재한다. 이러한 이유로 양자 조명을 이용한 시스템은 일차적인 표적 탐색이 이루어진 후에 상세한 표적 탐색 시스템으로 적합할 것으로 예상된다.
현재 양자 레이다 및 양자 기술의 경우 미국과 중국 에서 가장 활발히 연구되고 있으며, 미국 및 유럽의 연구실을 중심으로 양자 탐지 기술에 대한 실험실 수준의 연구가 진행되고 있다. 특히 중국의 경우 얽힘 상태의 양자의 장거리 전송에 성공하였으며, 중국전자 과기집단공사(CETC)에서 자사가 개발중인 양자 레이 다가 100km 떨어져 있는 스텔스 목표물을 탐지하는데 성공했다고 대내외적으로 발표했다. 한국의 경우 현재 양자 암호통신 기술이 집중적으로 연구되고 있다. 따라서 차세대 레이다 시스템 및 계측 시스템으로 주목받고 있는 양자 레이다 관련 양자 기술들의 가능성을 염두해두고 자체 기술력 확보를 위한 분석 및 선행 연구가 필요한 시점이라고 판단된다. 특히 양자 레이다의 구현을 위해서는 광자 저장 장치, 고해상도 검출기, EOM 변환기 등의 핵심 장치들이 단순 실험실 환경이 아닌 실제 운용환경에서 개발 및 성능 검증이 우선적으로 수행되어야 한다.
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