미국 양자 정책 계획의 새로운 움직임

미국 양자 정책 계획의 새로운 움직임
(원탠양자 망 问天量子网 2020.8.17)
 

1. 미, 7500만 달러 투자하여 양자 비약 도전기구 3곳 설립

 
2020년 7월 21일, 미국 백악관 과학기술정책실-국가과학재단(NSF) 새로운 퀀텀랩 챌린지 인스티튜트(Quantum Leap Challenge Institutes, QLCI) 3개의 성립은 선포하였다. 이들 기관은 7500만 달러를 지원받아 양자정보과학 개발을 가속화하고 미국의 양자정보산업 리더십을 확고히 하는 데 쓰일 예정이다.
 
이 세 연구 기관은 각각 양자통신, 양자계산, 양자정밀측량 3대 방향에 착안했고 대학이 별도로 관리한다:
1. 양자통신: 혼합용양자 아키텍처와 네트워크를 갖춘 국가과학재단 양자 비약 도전기구이다. 이 연구소는 일리노이대 어배너-샴페인 분교(IUC)가 주도해 서로 연결되는 소형 양자처리 네트워크를 구축해 실제 응용에서 기능을 테스트한다.
2. 양자 계산: 현재와 미래의 양자 계산에 사용되는 국가과학재단 양자비약 도전기구다. 버클리 캘리포니아대 교수가 이끄는 이 연구소는 첨단 대규모 양자컴퓨터 설계를 담당하며 현재와 미래의 양자계산 플랫폼을 위한 효율적인 알고리즘을 개발하고 양자컴퓨터가 클래식을 뛰어넘을 수 있음을 검증한다.
3. 양자 정밀 측정:관련 양자태 강화 전기와 배포가 적용된 국가과학재단 양자비약 도전기구다.콜로라도대(CU)가 이끄는 이 연구소는 양자센싱 기술을 설계, 건조, 채택해 정밀 측정에 활용한다.
이들 연구소는 미국 양자정보과학 발전을 위한 연방정부의 핵심 조치인 데다 2018년 미국의 국가 양자계획법안, 국가 양자정보과학전략 개술 등에서 제시된 내용에서도 신흥기술 분야에서 미국의 리더십에 대한 지속적인 관심을 반영한다.양자비약 도전연구소는 NSF 양자비약의 핵심으로 양자기술의 연구와 개발을 촉진하기 위한 것이다.
이들 연구소는 16개 핵심 학술기관, 8개 국가 실험실과 22개 업계 파트너로 구성된 상호 연계 커뮤니티다. 여러 학과와 부서의 관점과 자원을 통합함으로써 이들은 새로운 시스템을 창조하는 지속 가능한 발전을 촉진했다. 양자전연 연구와 함께 다양한 교육훈련과 양자기술 능력을 갖춘 노동력을 양성하는 데 크게 기여할 것으로 보인다. 초등학교부터 전문직 종사자까지 다양한 교육수준의 학생과 교사들을 위한 새로운 대면 및 온라인 커리큘럼이 개발된다. 02．미, 양자 인터넷 전략 청사진 선포
 
7월24일(현지시간 목요일) 미국 관리와 과학자들은 전 세계 기존 네트워크와 병행하는 네트워크를 통해 양자역학 법칙을 이용해 보다 안전하게 정보를 공유하고 차세대 컴퓨터와 센서를 연결하는 것을 목표로 하는 이른바 양자 인터넷 계획을 발표했다.
국제 연구계는 앞으로 10년 안에 세계 최초로 양자 네트워크 프로토타입인 양자 네트워크를 구축하는 것이 가능할 것으로 보고 있다. 2020년 2월 미, 에너지부 고급과학컴퓨팅연구소는 첫 번째 전국적인 양자 인터넷의 잠재적 로드맵 구축을 위한 양자 인터넷 청사진 워크숍을 주재했다.실제로 백악관은 올 2월 미국의 양자 네트워크 전략 구상을 발표했다
양자인터넷 청사진 워크숍 후 이뤄진 최종보고서는 핵심적인 과학적 응용분야(양자통신, 양자계산, 양자센싱 및 측정) 4개 우선 연구방향(Priority ResearchDirections, PRDs)을 확정하고 최종 국가 양자인터넷을 위해 반드시 실현해야 할 5가지 핵심 이정표(five Key Milestones)를 개략적으로 기술했다.
 4가지 우선 중점 연구 방향(PRDs)
1. 양자 네트워크를 위한 기반 구축 모델 제공덩어리
관건: 양자 네트워크의 핵심 구성 요소는 무엇인가? 그것들은 어떤 성능 파라미터를 만족시켜야 하는가?
2. 여러 개의 양자 네트워크 설비를 통합한다.
관건은:다양한 퀀텀 네트워크 설비가 고성능 양자 네트워크 모듈에 통합되어 있는 물리적 장애를 어떻게 극복할 것인가?
3. 양자조달을 위한 중계, 스위치, 라우팅 만들기 4. 양자 네트워크 기능의 오류 시정 기능 적용
관건: 어떻게 네트워크 오류를 실현할 것인가?
 
5개의 핵심 이정표
1. 광선망에서 양자 안전 프로토콜 검증
2. 학교, 도시근변의 얽힘을 나뉘어 분포한다
3. 얽히고 교환하는 도시 간 양자 통신응 사용
4. 양자중계의 주간 양자를 얽히며 분포하다
5. 실험실, 학술계와 공업계 사이에 다기구의 생태계를 세우고 시연부터 조작까지를 위한 토대시설의 과도를 실현
 
시카고 지역 페르미 국립가속기실험실(Fermilab) 양자과학 책임자인 파나조티스 스펜줄리스는 인터뷰에서 목요일에 발표한 청사진을 이행하는 데 더 많은 자원과 더 뚜렷한 프로젝트 구조가 필요하다고 말했다. 38쪽 분량의 이 문서는 조준할 연구 포인트와 이정표를 열거했지만 세부 임무는 특정 측에 할당되지 않았다.
미국 에너지부의 17개국 실험실은 양자역학 법칙에 따라 그 어느 때보다 안전하게 정보를 제어하고 전송할 수 있는 퀀텀닷 네트워크의 골간으로 자리 잡을 것이다.
   이런 인터넷 구축의 핵심 절차는 시카고 지역에서 이미 진행됐고 시카고 지역은 양자 연구의 글로벌 선도 허브 중 하나로 자리 잡았다. 올해 2월 미국 최장 육상 양자 네트워크 중 하나인 에너지부 아곤 국립연구소(일리노스주 레이몬트 소재)와 시카고대 과학자들이 시카고 외곽에 52마일을 연결하는 데 성공했다.이 네트워크는 곧 에너지부 페르미실험실(일리노스주 바타비아 소재)과 연계해 80마일의 3단점 시험 플랫폼을 구축한다.
   미 에너지부는 목요일 이 사업에 필요한 재원을 밝히지 않은 채 정확한 자금 출처는 아직 알려지지 않았다.폴 다바르 과학담당 차관은 기자들과 만나 연방정부가 양자정보기술에 매년 약 5억~7억 달러를 투자하고 있다며 이 중 일부가 새로운 양자인터넷에 사용될 것임을 시사했다. 그는 앞으로 이 사업의 자금줄에 대한 더 많은 정보 발표가 있을 수 있다고 덧붙였다.
 
03. 미국 최근 2년간 양자정보과학 분야 타임라인 되돌아보기
 
2018년 6월 백악관 국가과학기술위원회(NSTC)는 양자정보과학자위원회를 만들어 연방정부의 양자정보과학 연구개발 활동을 조율한다.
2018년 9월 양자정보과학자위원회는 백악관 정상회의에서 《국가 양자정보과학전략 개람》을 발표하여 6가지의 건의문을 제출하였다. 여기에는 양자정보과학 교육이 초중등학교로 하방되어야 한다는 의견과 함께 미국 에너지부가 여러 국가급 실험실을 설립하고 자금 투입을 확대하겠다고 발표하였다.
2018년 10월 26일 미국 초창기 Quantum Xchange는 미국 동해안을 따라 운행되는 500마일 광섬유 케이블에 접속하여 미국이 최초의 주간상용 양자 비밀 키 배포 네트워크인 것처럼 미국 최초의 대형 양자 인터넷 사업을 시작했다고 밝혔다.
2018년 12월 미국 대통령 Donald Trump는 연방 투자 증대와 조율을 통해 양자 정보 과학 개발을 가속화하고 미국이 양자 정보 과학 기술 응용 분야에서 지속적으로 앞서 나갈 수 있도록 하기 위한 국가 양자 이니셔티브 법안(NQIA)을 체결하였다.
2020년 2월 10일 Donald Trump은 2021년도 정부 예산 제안에서도 주요 과학 기구의 연구개발 예산을 대폭 삭감하여 인공지능과 양자정보과학에 더 많은 자금을 투입할 것을 희망했다. 이 때문에 미국 정부는 양자정보과학 발전을 중시하고 있다.
2020년 2월 미국 백악관 웹사이트는 최근 퀀텀닷 네트워크 전략 구상을 발표하고 미국이 퀀텀닷 네트워크를 개발해 양자정보과학(QIS)의 혜택을 대중에게 줄 것을 제안했다. 같은 시기 미국 에너지부 국가실험실, 대학과 산업계는 뉴욕 시에서 회의를 열고 국가 양자 인터넷의 청사진 전략을 수립하고 공사와 설계의 장애물을 다루며 학기 목표에 근접하도록 기본 연구를 했다.
2020년 3월 미국 국립과학재단과 백악관 과학기술정책실에는 교육자와 연구자, 업계 대표들이 모여 미래지향적 양자정보과학 학습자의 키 콘셉트(Key Concepts for Future QISLearners)라는 가상 세미나를 열고 대학 이전부터 양자정보 교육을 어떻게 시작해야 할지 가이드라인을 마련했다.
2020년 5월 19일 미 하원의원은 '양자계산 추진법안'을 발의해 양자산정의 현황과 미국 상업사회에 미치는 잠재적 영향을 포괄적으로 검토, 미국의 양자계산 분야 현실과 발전 잠재력을 명확히 하고 미국의 경제성장을 촉진하며 글로벌 양자계산에 대한 정부의 이해를 증진시켰다.