‘양자통신과 양자레이더 기술의 이해’ 과정 (12H/온디맨드)

양자컴퓨팅 입문자를 위한 ‘양자통신과 양자레이더 기술의 이해’ 과정에서 양자물리의 기초 개념부터 시작해, 양자통신과 양자레이더 기술의 원리, 응용, 최신 동향을 체계적으로 학습할 수 있습니다.

넥스트플랫폼 온디맨드 과정

교육기관의 강의 요청에 따라 강의 시수, 진행 방식을 수정할 수 있는 수요자 중심의 온디맨드 교육과정입니다. (문의: 넥스트플랫폼 naebon@naver.com)

📘 교육 과정 개요

항목	내용
과정명	양자통신과 양자레이더 기술의 이해 (Fundamentals of Quantum Communication and Radar for Future Technologies)
총 교육시간	12시간 (2일 과정, 1일 6시간)
대상	과학기술 분야 입문자, 방산/통신 종사자, ICT 기술기획자, 이공계 대학원생 등
목표	양자기술의 핵심 개념과 양자통신 및 양자레이더 기술의 원리를 이해하고 실제 적용 사례를 파악할 수 있도록 함
강의	넥스트플랫폼 동준상 대표 (에이콘 ‘Python과 Q#으로 시작하는 양자 컴퓨팅’ 역자)

양자통신과 양자레이더 기술의 이해 과정개요

양자 레이더란?

양자 레이더란? 본질적으로 양자얽힘 및 기타 비고전적 상관관계와 같은 양자역학적 현상을 이용하여 더 높은 감도로 물체를 감지하거나 기존 레이더가 감지하기 어려운 조건에서 물체를 감지하는 레이더 시스템이다.
전통적인 레이더는 송신기가 전자기파(주로 마이크로파 또는 전파)를 방출하고 수신기가 표적에서 반사되는 반사파(에코)를 감지하고, 이 에코의 강도와 타이밍을 통해 표적의 거리, 크기, 속도를 파악할 수 있다.
반면, 양자 레이더는 수신기에 저장된 기준 신호와 연결된 양자 얽힘 신호를 방출한다.
두 신호의 특수한 연결 덕분에 양자 레이더는 희미한 반사 신호가 실제로 자체 송신기에서 나온 것인지 아니면 무작위 잡음인지를 구별할 수 있으며, 이를 통해 기존 레이더에서는 잡음에 가려지는 표적도 감지할 수 있다.

🗓️ 커리큘럼

📍 Day 1 – 양자통신 기술의 이해 (총 6시간)

시간	주제	주요 내용
1시간	양자역학 기초	– 파동-입자 이중성 – 중첩(superposition)과 얽힘(entanglement) – 불확정성 원리와 측정
1시간	양자정보 개론	– 큐비트(Qubit)와 고전비트의 차이 – 양자상태 표현: 블로흐 구와 밀도 행렬 – 양자게이트와 계산
1시간	양자통신의 원리	– 양자 얽힘과 양자 텔레포테이션 – 양자키분배(QKD)의 원리: BB84, E91 – 광자 기반 통신 방식
1시간	양자암호 실습 시뮬레이션	– QKD 간단 실습 (IBM Quantum, Qiskit, 시각화 도구 활용) – 양자 보안 통신 시나리오 체험
1시간	양자통신의 응용과 동향	– 위성 기반 양자통신 사례 (중국 ‘모쯔호’) – 양자인터넷 개념 – 표준화 및 산업화 현황
1시간	토론 및 Q&A	– QKD 도입 가능성, 사이버보안 변화 – 산업계 적용 시나리오 브레인스토밍

양자통신과 양자레이더 기술의 이해 1일차 커리큘럼

📍 Day 2 – 양자레이더 기술의 이해 (총 6시간)

시간	주제	주요 내용
1시간	기존 레이더 기술 이해	– 고전적 레이더 작동 원리 – 송신/수신 방식과 도플러 효과 – 잡음과 스텔스 기술 한계
1시간	양자레이더 기초 원리	– 양자 얽힘 기반 탐지 – 양자 일루미네이션(Quantum Illumination) – 양자 상관성 측정 방식
1시간	양자레이더 구현 기술	– 얽힌 광자 생성(SPDC 방식) – 양자광학 센서 기술 – 수신기 설계 원리
1시간	사례 분석 및 실전 응용	– 미 국방 DARPA 프로젝트 사례 – 양자레이더의 스텔스 탐지 응용 – 항공, 해양, 보안 분야 활용
1시간	기술적 과제와 미래 전망	– 얽힘 거리의 한계, 수신기 민감도 문제 – 양자컴퓨팅과의 연계 발전 가능성 – 주요 국가/기업의 전략
1시간	종합 정리 및 워크숍	– 기술 간 비교 (QKD vs 양자레이더) – 기술 기획/기술경영 관점에서의 적용 방안 – 질의응답 및 설문 피드백

양자통신과 양자레이더 기술의 이해 2일차 커리큘럼

🧰 활용 도구 및 자료

IBM Quantum, Qiskit Lab 실습 환경
양자레이더 개념 시뮬레이터 (MIT/ARL 논문 기반 자료)
국내외 양자기술 로드맵 리포트 (과기정통부, NIST, EU QFlag 등)

🧪 수강생 실습 프로젝트안

✅ 프로젝트 개요

항목	내용
프로젝트명	양자기술 입문자를 위한 통합 실습 프로젝트
목표	양자통신(QKD) 시뮬레이션과 양자레이더 신호 검출 시나리오를 통해 기술 개념을 체험하고 이해도를 강화함
수행 방식	팀 또는 개인 단위 실습, 노트북/웹 기반 툴 활용, 결과 발표
도구	IBM Qiskit (양자통신), Python+Jupyter Notebook (레이더 시뮬), PPT/캔바(결과 정리)

양자통신과 양자레이더 기술의 이해 실습 프로젝트

🧩 실습 Part 1: 양자키분배(QKD) 시뮬레이션

항목	설명
목표	양자얽힘 기반 키 분배 알고리즘(BB84 프로토콜)의 원리를 직접 시뮬레이션함
도구	IBM Quantum Lab, Qiskit SDK
내용

양자통신과 양자레이더 기술의 이해 실습: 양자키분배(QKD) 시뮬레이션

큐비트 생성 및 송수신 실습
BB84 방식으로 키 분배 시도
도청자(Eve) 시나리오 삽입 시 에러율 변화 관찰
키 비트 일치율 분석 및 시각화
| 성과물 | 시뮬레이션 결과 보고서(PDF) + 발표 자료 (4~5 슬라이드) |

🧩 실습 Part 2: 양자레이더 신호 탐지 시나리오

항목	설명
목표	양자레이더 개념인 ‘양자일루미네이션’을 Python으로 간단히 모델링해 신호 대 잡음비(SNR) 차이를 체험
도구	Python (Jupyter Notebook), NumPy/Matplotlib
내용

양자키분배(QKD) 시뮬레이션: 양자레이더 신호 탐지 시나리오

양자얽힘 쌍 생성(의사 난수 사용 시뮬레이션)
표적 유무에 따른 신호 반사 시뮬레이션
기준 광자와의 상관관계 분석
잡음 환경(백색잡음, 열잡음) 삽입 후 신호 판별 정확도 비교
| 성과물 | 실험 로그와 그래프, 요약 보고서 (3p 이내) + 발표자료 |

📢 실습 발표 및 피드백 세션

항목	내용
형식	각 조/개인의 발표 (5~7분) 및 질의응답
피드백 요소	기술적 이해도, 결과 해석력, 팀워크 및 발표 구성
우수팀 포상(선택)	학습몰 포인트, 수료증 인증서에 ‘우수 실습 수료’ 명시 등

양자레이더 신호 탐지 시나리오 실습: 발표 및 피드백

📎 참고자료

Qiskit Tutorials: https://qiskit.org/learn/
양자레이더 관련 MIT 리뷰 논문 요약자료 제공 (PDF)
실습용 Jupyter Notebook 템플릿 제공

참고: 양자레이더(Quantum Radar) 기술 개요

양자레이더(Quantum Radar)는 기존의 전통적인 레이더 기술과는 전혀 다른 원리인 양자 얽힘(Quantum Entanglement) 또는 양자 일관성(Quantum Coherence)을 활용하여 표적을 탐지하는 기술이에요.

🔍 양자레이더의 작동 원리 요약

구분	설명
기본 원리	양자얽힘 또는 양자일관성 상태에 있는 광자(빛 입자)를 활용하여 표적 탐지
주된 방식	양자 얽힘 쌍을 생성한 후, 한 개는 송신(탐색), 다른 한 개는 기준(reference)으로 유지
탐지 방식	되돌아온 광자와 기준 광자의 상관관계를 비교해 표적 유무 확인

양자레이더의 작동 원리 요약

🧠 작동 원리 상세 설명

양자 얽힘 쌍 생성
- 양자광학 장치(예: SPDC, 비선형 크리스탈)를 사용해 얽힌 광자 쌍을 생성함
- 한 쌍은 두 광자가 서로의 상태를 공유하는 ‘얽힌 상태’에 있음
하나의 광자 방사
- 한쪽 광자(“신호 광자”)는 주변 환경으로 방사되어 목표물에 도달
- 다른 한쪽 광자(“아이들 광자”)는 저장소에서 유지됨
반사 후 수신
- 목표물에 닿은 신호 광자는 일부 반사되어 다시 수신기로 되돌아옴
- 이 수신된 광자는 노이즈가 많은 환경에서도 탐지됨
양자 상관성 비교
- 되돌아온 신호 광자와 아이들 광자 간의 상관관계를 비교 분석
- 상관성이 유지되었는지 여부를 통해 신호가 실제 목표물에 의한 것인지 판별 가능
탐지 및 이미지 생성
- 상관관계가 존재하면 대상 물체가 존재함을 의미하며, 거리 및 방향 정보까지 얻을 수 있음

🎯 양자레이더의 장점

장점	설명
저잡음(Noise Resilience)	얽힘 상태 비교를 통해 환경 잡음에 강함
스텔스 탐지 가능성	전통적 레이더로는 탐지하기 어려운 스텔스 기술에도 대응 가능
정보 보안성	수신된 신호가 진짜인지 판별이 가능해 ‘양자 스푸핑’에 강함

양자레이더의 장점

⚠️ 현시점에서의 기술적 한계

얽힘 상태 유지 거리가 아직 짧아서 실전 적용이 어려움
고감도 수신기와 양자 얽힘 소스 기술의 성능이 중요
실험실 수준의 기술이며, 국방 또는 고위험 산업용으로 연구 중

🔬 관련 기술

양자일관성 레이더(QC Radar, Quantum Coherence Radar)
양자강인성 레이더(QIR, Quantum Illumination Radar)
양자측정기반 레이더(QM Radar)

추가적으로 참고할만한 기사와 정보

김근수·양범정 교수팀 세계최초 전자간 양자거리 측정 성공
https://m.mk.co.kr/news/it/11335902

Quantum Radar: The Next Frontier of Stealth Detection and Beyond
https://postquantum.com/quantum-sensing/quantum-radar/

Lockheed Martin | Unlocking the Power of Quantum Navigation
https://www.lockheedmartin.com/en-us/news/features/2025/unlocking-the-power-of-quantum-navigation-lockheed-martin-and-partners-awarded-contract.html

교육기관/교육담당자를 위한 맞춤형 과정

교육기관의 강의 요청에 따라 강의 시수, 진행 방식을 수정할 수 있는 수요자 중심의 온디맨드 교육과정입니다. (문의: 넥스트플랫폼 naebon@naver.com)