ICT/융합

최초로 인공지능으로 다중 양자 상관관계의 동시 분류 구현

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중국과학기술대학교 궈광찬(郭光灿) 연구팀의 리촨펑(李传锋)/쉬진스(许金时)는 머신러닝 기술을 양자 역학의 기본 문제 연구에 응용하여 최초로 머신러닝 알고리즘에 기반한 다중 비고전적 상관관계의 동시 분류 실험을 구현했다. 해당 성과는 "Physical Review Letters"에 게재되었다. 아인슈타인, 포돌스키, 로젠 등의 양자 역학의 완전성에 대한 질의를 EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)역설이라 부른다. EPR 역설에 관한 심층적 연구에 따라 아인슈타인이 지적한 "원거리에서의 유령과 같은 작용(spooky action at a distance)"이 양자 세계의 비국소성 상관관계에서 비롯됐으며 또한 양자 얽힘, EPR, 벨의 비국소성 등 차원으로 세분화할 수 있음을 파악했다. 다양한 양자 상관관계는 양자 정보 분야의 핵심 자원으로 되어 중요한 역할을 한다. 그러나 임의로 주어진 양자상태에서 비고전적 상관관계를 부각하는 것은 여전히 어려움으로 되고 있다. 첫째, 그 계산이 극히 복잡하고 둘째, 실험에서 데이터 수집 시간이 시스템 입자의 증가에 따라 기하급수적으로 증가한다. 셋째, 동일한 측정 또는 가관측정의 집합을 통해 모든 비고전적 상관관계의 동시 구분을 달성할 수 있는 하나의 통일된 프레임이 존재하는지의 여부가 확실하지 않다. 머신러닝은 일련의 학습 데이터를 통해 예측 결과를 출력할 수 있는 함수 또는 모형을 얻을 수 있다. 연구팀은 머신러닝 기술을 비고전적 상관관계 구분에 응용하여 최초로 다중 양자 상관관계의 동시 분류 실험을 구현했다. 교묘한 실험 설계를 통해 광학 시스템에서 매개변수 조절이 가능한 2비트 양자상태를 구현하고 양자상태의 일부 정보만을 입력하여 신경망, 서포트 벡터 머신 및 결정 트리 등 머신러닝 모델을 이용하여 455개 양자상태의 비고전적 상관관계 속성을 학습하여 성공적으로 다중 비고전적 상관관계 분류기를 구현했다. 실험결과, 머신러닝 알고리즘에 기반한 분류기는 90% 이상의 높은 매칭률로 양자 얽힘, EPR, 벨의 비국소성 등 상이한 양자 상관관계의 속성을 동시 식별했다. 기존의 양자상태 크로마토그래피 분석법보다 자원 소모나 시간의 복잡성이 훨씬 작았다. 해당 연구 성과는 인공 지능과 양자 정보 기술의 심층 교차를 추진하고 머신러닝은 효과적인 분석 도구가 되어 더 많은 양자 과학 문제를 해결할 전망이다.

중국과기대, 잡음적응 양자정밀측정 실험적 구현

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중국과학기술대학 궈광찬(郭光燦) 연구팀은 선형광학시스템(linear otpical system)에서 얽힘상태 결맞음이 수평방향 잡음에 대한 적응성을 실험적으로 검증했다. 또한 수평방향 잡음속에서도 얽힘상태 탐침의 양자측정 정밀도가 표준양자한계(Standard Quantum Limit)를 초과함을 검증했다. 해당 성과는 "Physical Review Letters"에 게재되었다. 양자정보기술은 양자상태 제어를 통해 정보의 안전 전송·저장 및 고효율적 획득·연산 등을 구현한다. 하지만 양자시스템은 불가피적으로 환경과 상호작용해 잡음이 유입되며 이로 인해 양자상태는 매우 취약해진다. 따라서 잡음 방지는 현재 확장가능 양자정보기술의 핵심적 과제이다. 능동적 피드백 및 양자오류수정(Quantum Error Correction)은 매우 유망한 방안이지만 자원소비가 너무 많아 현실화가 어렵다. 수동잡음제어(Passive Noise Control)는 고효율적이며 편리한 경로로서 양자상태가 특정 잡음에 대한 적응성을 교묘하게 이용해 잡음 방지를 구현할 수 있다. 연구팀은 고효율적 제어 가능 선형광학시스템을 도입해 얽힘상태 양자 결맞음 및 정밀 측정이 수평방향 잡음에 대한 적응성을 연구했다. 먼저 수평방향 잡음 조건에서 4광자 GHZ 얽힘상태의 결맞음 동결현상을 검증함과 아울러 잡음속에서 GHZ 얽힘상태 변화시 양자 Fisher 정보량도 변화하지 않음을 관측했다. 이는 해당 현상을 모수추정(parameter estimation)에 응용시 잡음이 증가함에 따라 측정 정밀도가 떨어지지 않음을 의미한다. 그 다음 잡음과 신호를 동시에 탐침에 작용시킨 결과, 잡음강도와 신호가 일치하더라도 실험에서 제조한 다광자 GHZ 얽힘상태 탐침은 광자수가 6에 이르러도 표준양자한계를 초과할 수 있어 잡음적응 양자정밀측정 방안의 우월성을 보여주었다. 해당 성과는 수동잡음제어의 실행가능성을 보여주어 잡음방지 양자정밀측정 연구에서 중요한 한 발짝을 내디뎠으며 또한 보다 고효율적인 잡음방지 방안 설계에 도움이 된다.

"톈허 2호"로 세계선도 수준의 양자패권 기준 평가 연산

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세계 최초로 양자패권 기준 연구를 시작한 국방과기대학교 컴퓨터대학 우쥔제(吳俊傑) 연구팀은 정보공학대학 등 국내외 과학연구기관과 공동으로 양자컴퓨팅 시뮬레이션의 새 알고리즘을 제안했다. 해당 알고리즘을 "톈허(天河) 2호" 슈터컴퓨터에서 테스트한 결과 그 성능은 세계선도 수준에 도달했다. 앞서 "Nature"에 게재된 구글의 양자패권 논문도 해당 결과의 예비인쇄본 논문을 인용했다. 해당 성과는 "Physical Review Letters"에 온라인으로 게재되었다. 양자컴퓨팅장치의 특정 테스트 케이스에서의 모든 고전컴퓨터 연산능력 초월을 대표하는 양자패권 달성은 양자컴퓨팅의 발전을 상징하는 중요한 이정표이다. 양자패권 기준을 평가하기 위해서는 고효율적으로 고전컴퓨터에서 작동하는 양자컴퓨팅 시뮬레이터가 필요하다. 나아가 이러한 시뮬레이터는 후양자패권 시대 양자컴퓨팅 과학연구를 촉진시키는 중요한 도구로 된다. 양자컴퓨팅 시뮬레이션의 실제적 어려움은 큐비트 또는 양자게이트(quantum gate) 수효에 완전히 의존하는 것이 아니라 연산과정에서의 양자상태 복잡도—양자얽힘도(quantum entanglement degree)에 의해 결정된다. 해당 연구는 양자얽힘도 의존적 시뮬레이션 알고리즘을 제안함과 아울러 "톈허 2호" 슈퍼컴퓨터에서 양자패권 테스트 케이스—랜덤 양자회로(Quantum Circuit) 샘플링 문제에 대한 시뮬레이션을 완성했다. 구체적으로 49, 64, 81, 100 등 수적으로 서로 다른 큐비트가 다양한 깊이 양자회로에서의 문제 사례를 실제로 테스트하였는데 연산성능은 세계선도 수준에 도달했다. 양자패권 달성은 양자컴퓨팅 연구의 종점이 아니라 양자컴퓨팅 발전의 시작점이다. 향후 양자컴퓨팅 물리시스템의 성능을 지속적으로 향상시키는 외, 잡음 존재계에서의 양자알고리즘 및 양자오류수정(Quantum Error Correction) 등이 양자컴퓨팅의 다음 단계 중점연구 과제로 될 전망이다.

최초로 측정 설비 무관성 고차원 양자 조향 달성

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중국과기대 궈광찬(郭光燦) 연구팀의 리촨펑(李傳鋒)/류비헝(柳必恒) 등은 호주 이론물리학자와 공동으로 최초로 측정 설비 무관성 고차원 양자 조향(Quantum steering)을 실험적으로 관측함과 아울러 이를 이용해 암호 양자난수를 생성했다. 해당 성과는 "Physical Review Letters"에 게재됐다. 양자 조향은 양자얽힘과 벨 국소성 사이의 양자 비국소성 특성으로서 얽힘 입자쌍 중 1개 입자에 작용하는 국소적 측정이 다른 1개 입자 상태에 비국소적으로 영향을 미치는 능력을 묘사한다. 양자 조향은 주로 양자암호키 분배, 양자채널 감별, 난수 생성 등 양자정보 임무에 이용된다. 실험설비 성능의 제한성 또는 "적대자"에 의한 제어 가능성으로 인하여 양자 조향 실험에 결함을 초래한다. 예를 들어 얽힘 광자쌍의 양자 조향 관측은 단일광자 탐지기 효율의 제한성으로 탐지하지 못하는 광자는 원칙적으로 잠재적 "적대자"에 의하여 이용되는데 이로 인하여 양자 조향 실험 결과의 비신뢰성이 유발된다. 해당 문제를 해결하기 위해 이론물리학자들은 "양자 중재(Quantum refereed)" 기반 양자 조향 검증 방법을 설계함과 아울러 제3자의 중재 도입을 통해 양자 조향 실험 검증의 측정 설비와의 무관성을 달성했다. 이에 영감을 받고 리촨펑, 류비헝 등은 측정 설비 무관성 고차원 양자 조향 목격 연산자를 교묘하게 제조함과 아울러 최초로 측정 설비 무관성 고차원 양자 조향을 실험적으로 달성했다. 연구팀은 먼저 파라미터 조건에서의 전환 과정을 이용해 편광 및 경로 자유도에서 일련의 고충실도 3차원 얽힘상태를 제조했다. 다음으로 중재자가 얽힘 쌍방에 대하여 일련의 테스트 요구를 발송함과 아울러 쌍방 데이터를 수집하여 고차원 양자 조향 부등식을 검증했다. 테스트 결과는 최대로 1.983(0.002)에 달하여 3차원 상황의 고전적 이론 한계 1.57을 훨씬 초과함으로써 해당 얽힘상태가 양자 조향 특성을 보유하고 있음을 입증했다. 연구팀은 심층적인 실험을 통해 관측한 데이터를 난수 생성에 응용한 결과, 1개의 얽힘 광자쌍으로 1.106(0.023)비트 암호 양자난수를 획득할 수 있는데 이는 2차원 얽힘상태를 이용해 도달할 수 있는 이론 한계(1비트당 얽힘 과자쌍)를 초과함으로써 고차원 얽힘의 양자정보 과정에서의 장점을 충분히 시연했다. 동 연구는 고차원 시스템 기반 측정 설비 무관성 양자 정보 임무의 첫 실험적 시도로서 양자물리 기본문제 및 측정 설비 무관성 양자정보 과정 연구에 중요한 추진 역할을 제공할 전망이다.

나노미터급 공간 해상도 전자기장 양자 센싱 구현

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중국과기대 궈광찬(郭光燦)/쑨팡원(孫方穩) 연구팀은 50nm 공간 해상도 고정밀도 다기능 양자 센싱을 실험적으로 달성했다. 해당 성과는 "Applied Physics Reviews"에 게재됐다. 마이크로/나노 소자는 크기가 작고 전자기장 강도가 낮으며 쉽게 간섭을 받는 등 특성을 보유하고 있기에 마이크로/나노 전자기장 측정 기술은 높은 공간 해상도, 높은 측정 민감도 및 비파괴 측정 등 어려움을 극복해야 한다. 연구팀은 양자 센싱 및 양자 탐침 등 새로운 아이디어를 이용할 것을 제안함과 아울러 나노미터급 공간 해상도를 보유한 원거리장 광학적 초해상도 이미징 새 기술을 개발했다. 뿐만 아니라 고충실도 양자상태 제어 기술을 결합하여 높은 공간 해상도, 높은 측정 민감도 및 비파괴 측정을 동시에 보유한 마이크로/나노 전자기장 측정 기술을 달성했다. 연구팀은 먼저 다이아몬드 질소-공석 컬러 중심의 전하 상태 제어를 기반으로 나노미터급 공간 해상도 초저 펌핑 출력을 보유한 전하 상태 감쇄 나노 영상술을 제안함과 아울러 4.1nm 공간 해상도의 전자스핀 양자상태 이미징 및 검사를 달성했다. 실험으로 획득한 이미징 해상도는 광학적 회절 한계의 1/86에 도달함으로써 자극방출고갈 형광현미경의 영상술을 초과했을 뿐만 아니라 2014년도 노벨 화학상을 수상한 1/67의 정밀도를 초과하여 생체 생물학적 검사에 이용될 전망이다. 다음으로 연구팀은 심층적으로 CSD 나노 영상술과 형광수명 이미징, 광학적 편광상태 검사, 전자스핀 상태 고충실도 양자 제어 기술을 결합하여 금속 나노와이어 구조가 보유한 광 필드 상태 밀도, 편광, 전류 및 생성된 자기장 등 다양한 물리량의 비파괴 측정을 달성했는데 공간 해상도는 50nm에 달하여 마이크로/나노 광 전자기장 측정 정밀도가 96%를 초과했다. 해당 성과는 높은 공간 해상도 비파괴 전자기장 측정 및 실용화 양자 센싱에 기반을 마련함으로써 마이크로/나노 전자기장 및 광전자 칩의 검사에 이용됨과 아울러 원거리장 초해상도 이미징 기술의 응용 범위를 확장시킬 전망이다.

중국선박중공업 709연구소, "링지우 칩" 기반 5종 그래픽 카드 개발

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중국선박중공업 709연구소는 완전한 자체 지식재산권을 보유한 고성능 3D 그래픽처리장치(GPU) 칩 "링지우(淩久) 칩"을 기반으로 MXM, OpenVPX, XMC, FMC, CPEX 등 5종 그래픽 카드를 개발했다. 해당 그래픽 카드는 중국산 전자 플랫폼의 2D/3D 그래픽 디스플레이 및 처리 요구를 만족시킬 수 있고 다양한 열악한 환경에 적응할 수 있기에 선박, 우주, 항공, 차량 탑재, 첨단 산업 등 분야에 광범위하게 응용될 전망이다. 2018년에 개발한 "링지우 칩"은 중국이 자체 개발한 첫 PCIE 커넥터 기반 그래픽처리장치 칩으로서 범용 전자설비, 선업제어, 전자정보 등 분야에 광범위하게 응용되고 있다.

중국과기대, 최초로 얽힘 시스템 파동함수의 직접 측정 달성

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중국과기대 교수 궈광찬(郭光燦)/리촨펑(李傳鋒)/쉬샤오예(許小冶) 연구팀은 스톡홀름대학교(Stockholm University) Yaron Kedem 연구팀과 최초로 다체 비국소 파동함수의 직접 측정을 공동으로 제안함과 아울러 실험적으로 달성했다. 해당 성과는 "Physical Review Letters"에 게재됨과 아울러 "편집자 추천" 논문으로 선정됐다. 미국 물리학회 웹사이트 "물리뉴스·평론" 프로그램은 "얽힘상태 직접 측정"이라는 제목으로 해당 성과를 특별 보고했다. 파동함수는 양자역학의 가장 핵심적인 개념으로서 단량체 또는 다체 양자 시스템에서 그 상태를 파동함수로 완전히 묘사할 수 있다. 현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 파동함수의 측정 방법은 양자상태 토모그래피이다. 하지만 해당 방법은 측정 시스템 규모의 증가에 따라 자원 소모가 기하급수적으로 증가한다. 2011년, 약한 측정(Weak measurement) 및 약한 값(Weak value) 기반 단일 광자 공간 파동함수 직접 측정 방법이 제안돼 양자상태 토모그래피의 복잡한 재구성 과정을 회피했다. 하지만 다체 시스템의 비국소 가관측량 약한 값 추출이 어려운 원인으로 다체 특히 얽힘을 함유한 양자 시스템의 파동함수 직접 측정을 달성하지 못했다. 리촨펑 연구팀은 최초로 비국소 가관측량의 양자 측정[Phys. Rev. Lett. 122, 100405 (2019)]을 달성한 후 Yaron Kedem과 공동으로 해밀토니안량에 대한 교묘한 설계를 통해 다체 시스템 국소 가관측량 합의 모듈값(Modular value) 측정을 달성한 후 해당 모듈값과 비국소 가관측량 약한 값의 수학적 관계를 이용해 직접 비국소 가관측량의 약한 값을 측정했다. 해당 방법으로 다체 시스템의 비국소 가관측량의 약한 값 추출 어려움을 성공적으로 해결함으로써 매우 간편하게 다체 비국소 파동함수 측정에 이용할 수 있다. 연구팀은 실험적으로 2광자 초얽힘(Hyperentanglement)을 이용해 성공적으로 2광자 비국소 파동함수의 직접 측정을 시연했다. 또한 2광자를 편광 및 채널이 최대 얽힘상태인 초얽힘 상태에 제조하여 편광 및 채널 사이의 상호작용을 달성했으며 최종적으로 채널 포인터(Pointer)의 다양한 투영 매질에서 카운트(Count)를 통해 2광자 편광 상태의 파동함수를 직접 측정했다. 해당 성과는 최초로 다체 얽힘 시스템 파동함수의 직접 측정을 달성함으로써 향후 양자정보기술로 대규모 얽힘 시스템을 측정하는데 고효율적인 방법을 제공했다. 해당 연구는 또한 파동함수의 직접 측정 기술은 약한 측정이 아닌 약한 값에서 유래됐음을 규명했으며 더욱 주요한 것은 얽힘을 함유한 다체 양자 시스템 파동함수의 직접 측정은 순수한 양자기술로서 고전적인 간섭 과정에 기반하지 않음을 입증했다. 해당 방법은 양자물리 기본 문제 연구에 새 아이디어를 제공함과 아울러 양자정보기술 발전에 중요한 추진 역할을 일으킬 전망이다.

"뭐쯔호"를 이용해 세계 최초로 양자얽힘 결잃음 실험적 검증 수행

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중국과학기술대학 판젠웨이(潘建伟) 연구팀은 미국 캘리포니아공과대학, 호주 퀸즐랜드대학 등 연구팀과 공동으로 "뭐쯔호(墨子号)" 양자과학실험위성을 이용해 중력장이 양자 결잃음(decoherence)을 초래한다고 예언한 이론모형을 실험적으로 검증하였다. 해당 성과는 "최초 발표" 형식으로 "Science"에 온라인으로 게재되었다. 양자역학과 중력이론을 어떻게 융합시킬지에 관한 논의에 실험적 검증이 부재한 현재에 양자위성은 해당 이론을 검증하는데 이상적인 플랫폼이다. 판젠웨이 연구팀은 지구-위성 간 양자상태 분배에 기반해 일련의 혁신적인 실험연구를 수행했다. 중국은 2016년 8월 16일에 세계 첫 양자과학실험위성 "뭐쯔호"를 발사해서부터 2017년 8월까지 1,000km급 지구-위성 양방향 양자얽힘 분배, 지구-위성 양자암호키 분배, 지구-위성 양자순간이동(quantum teleportation) 등 3대 예정된 과학목표를 원만히 완성했다. "뭐쯔호"의 전단계 실험작업 및 기술축적을 바탕으로 연구팀은 세계 최초로 우주에서 중력으로 인한 양자얽힘 결잃음 실험적 검증을 수행함과 아울러 지구 중력장을 통과하는 양자얽힘 광자의 결잃음 상황을 테스트했다. 최종적으로 일련의 교묘한 실험설계 및 이론적 분석을 통해 "사건형식" 이론이 예언한 중력장으로 인한 얽힘 결잃음 현상을 확실하게 배제하였다. 뿐만 아니라 실험 관측 결과에 기반해 기존의 이론모형을 수정 보완했다. 수정 후의 이론에 따르면 500km "뭐쯔호" 궤도높이에서 얽힘 결잃음 현상은 비교적 미약하였다. 심층적인 확실성 검증을 위해서는 향후 더 높은 궤도 실험플랫폼에서 연구할 필요가 있다. 해당 연구는 세계 최초로 양자위성을 이용해 지구 중력장에서 양자역학과 일반상대성이론을 융합시키고자 하는 이론을 실험적으로 검증했는데 이는 관련 물리학 기초이론 및 실험연구를 크게 촉진할 전망이다.

화웨이, 세계 최대 속도 AI 훈련 클러스터 Atlas 900 개발

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2019년 9월 18일, 화웨이(華為)는 수천 개 어센드 910(Ascend 910) 프로세서로 구성된 세계 최대 속도 AI 훈련 클러스터 Atlas 900을 발표했다. ResNet-50 모델 훈련은 AI 컴퓨팅 능력을 평가하는 주요 표준이다. Atlas 900은 59.8초 내에 훈련을 완료했는데 이는 기존의 세계기록에 비하여 10초 빠르다. 빅데이터 컴퓨팅 및 처리가 필요한 천문연구, 석유탐사 등 분야에서 수개월간 시간을 들여야 완성할 수 있는 작업을 Atlas 900으로 수 초 내에 완성할 수 있다. Atlas 900은 이미 화웨이 클라우드에 배치되어 저렴한 가격으로 전세계 연구기관 및 대학교에 개방하고 있다. 1946년 세계 첫 컴퓨터가 탄생하여서부터 지금까지 컴퓨팅 설비 체적은 지속적으로 작아지고 있지만 기능은 점점 더 강대해지고 있으며 보편화되고 있다. 이와 동시에 "공식을 입력해야 결과를 얻을 수 있는" 규칙 기반 계산 모드는 음성인식, 영상인식, 실시간 번역 등 확정된 규칙으로 묘사할 수 없는 문제를 해결하기 매우 어렵다. 이러한 문제점을 해결하려면 새 모델을 도입해야 한다. 화웨이는 새 통계 기반 계산 모드를 개발했다. 해당 모드는 고도로 해시레이트(Hash rate)에 의존하기에 화웨이는 해당 모드를 “폭력적 컴퓨팅”이라고 명명했다. 화웨이는 해당 컴퓨팅 모드를 인공지능의 발전을 추진하는 기반으로 보고 있으며 또한 해당 분야에서 주도적 지위를 차지할 것으로 전망하고 있다. 5년 후 인공지능 컴퓨팅이 소모하는 해시레이트는 전사회 해시레이트 총 소모량의 80%이상을 차지할 전망이다. 컴퓨팅은 새 지능시대에 진입했으며 컴퓨팅 산업은 블루오션(Blue ocean) 시대를 맞이했다. 화웨이는 프로세서 아키텍쳐를 혁신적으로 개발했고 풀시나리오(Full Scenario) 프로세서에 투자함과 아울러 중점을 틀어쥐는 상업 전략을 견지했으며 개방적 생태 구축에 진력하고 있다. 커넥션(Connection) 및 컴퓨팅은 지능 세계를 지원하는 핵심 기술이다. 해시레이트 하락은 인공지능을 포함한 수많은 영역 혁신의 주요 걸림돌로 되고 있다. 화웨이는 해당 문제를 해결하는 핵심은 프로세서 효율이며 새 프로세서 아키텍쳐로 해시레이트를 매칭하여 속도를 증가시키는 방법은 해당 문제를 해결하는 효과적인 경로라고 주장하고 있다. 따라서 화웨이는 "말단-클라우드-에지" 풀시나리오를 커버리지할 수 있는 다빈치 아키텍쳐 프로세서를 선보임과 아울러 범용 컴퓨팅을 지원할 수 있는 쿤펑(鯤鵬) 시리즈, AI를 지원할 수 있는 성텅(昇騰) 시리즈, 스마트 단말을 지원할 수 있는 치린(麒麟) 시리즈 및 스마트 스크린을 지원할 수 있는 훙후(鴻鵠) 시리즈를 발표했으며 향후 더욱 많은 시나리오에 적합한 프로세서 시리즈를 개발할 예정이다. 2019년 8월 29일, 중국 과기부는 화웨이를 기반으로 기본 소프트웨어/하드웨어 국가 인공지능 개방형 혁신 플랫폼을 구축한다고 발표했다. 화웨이 혁신 플랫폼은 2019년 8월 23일 구축을 완료한 화웨이 풀스택 시나리오 AI 해결 방안을 기반으로 한다. 풀스택 AI의 토대는 다빈치 아키텍쳐 기반의 AI 칩이다. 우수한 아키텍쳐는 실용적인 상업 전략 및 개방된 생태로 구현해야 한다. 컴퓨팅 산업은 고도로 생태에 의존하기에 전세계적 협력이 필요하다. 화웨이는 15억 달러를 투자하여 "옥토 계획(沃土計畫)"을 업그레이드 하여 개발자 규모를 500만 명으로 확장할 예정이다. 2015년, 화웨이는 "옥토 계획"을 발표했으며 현재 130여만 명 개발자 및 14,000여 개 ISV(독립적 소프트웨어 개발상) 규모로 발전했다.

탐지효율 90% 초과하는 단일 광자 탐지기의 산업화 추진

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최근 중국과학원 상하이마이크로시스템·정보기술연구소 유리싱(尤立星) 연구팀이 자체로 개발한 단일 광자탐지기는 탐지효율이 90% 이상에 달하는 성과를 거두었고 이에 따른 산업화 과정이 추진 중에 있다. 연구팀이 개발한 저온 초전도 나노와이어 단일 광자 탐지기(SNSPD) 기술은 빛에 민감한 초전도 나노재료의 특성을 이용해 단일 광자를 탐지한다. SNSPD 핵심기술을 보유하기 전 중국 양자통신 시험에 사용된 단일 광자 탐지기의 효율은 20% 밖에 안 되었고 잡음이 큰 단점으로 세계 최고 수준과 거리가 멀었다. SNSPD시스템의 실용성 및 신뢰성을 확보하기 위해 연구팀은 신형 회로구조 개발을 통해 시스템의 안정성과 신뢰성을 향상시켰다. 또한 응용환경을 실험실환경에서 실제 현장환경에로 확장시켰다. SNSPD시스템은 기계냉각기술에 기반해 플러그 앤 플레이를 실현함으로써 국외 동일 유형 단일 광자 탐지기에 비해 사용자 친화 성능을 대폭 향상시켰을 뿐만 아니라 응용원가를 뚜렷이 낮추어 양호한 보급가치를 보유한다. 2013년에 미국이 규화텅스텐(WSi) 재료를 사용해 개발한 SNSPD 탐지효율은 최대 93%에 도달했다. 그 당시 중국이 질화니오븀(NbN) 재료로 개발한 SNSPD 탐지효율은 4% 밖에 안 되었다. WSi 재료로 제조한 장치는 NbN에 비해 더 낮은 작업온도를 요구하기에 저온 냉각장비 원가도 배로 증가한다. 연구팀은 NbN 재료를 사용한 SNSPD 개발을 견지해 2016년에 세계 최초로 NbN SNSPD 장치의 광섬유 통신 1,550 나노파장 탐지효율을 90% 이상에 도달시켰다. 연구팀은 그 이후로 NbN SNSPD 장치효율의 세계기록을 지속적으로 유지했다. 뿐만 아니라 잡음의 근원을 파악한 토대에서 온칩(on-chip) 집적 저온 필터, 광섬유 말단면(end face) 저온 필터 등 2종 다크카운트(Dark Count) 억제 핵심기술을 개발했다. 해당 방법을 사용한 초저다크카운트 SNSPD시스템은 다크카운트 1Hz 조건에서 80%에 달하는 탐지효율에 도달할 수 있는 세계 최고 수준에 도달했다. 해당 기술은 현재 중국, 미국, 일본 등 3개국의 특허를 획득했다. SNSPD가 보유하고 있는 효율 등 성능 분야에서의 절대적 우위는 양자통신, 광양자컴퓨팅, 레이저레이더, 심우주통신 등 여러 분야로의 확장응용을 촉진할 수 있다. 상하이마이크로시스템·정보기술연구소는 국가 수요를 만족시키고 시장화 방식을 통한 첨단기술의 자아생존 및 세대교체를 달성하며 과학연구와 산업 간 교량 구축을 목표로 SNSPD기술의 산업화를 추진 중에 있다.