목차
- 요약: 2025 시장 전망 및 주요 트렌드
- 양자 계측 및 자력계측의 기초
- 현재 주요 기술 및 그 성능
- 주요 산업 플레이어 및 최근 전략적 이니셔티브
- 주요 응용 분야: 의료 영상, 내비게이션 및 재료 과학
- 시장 전망 2025–2030: 성장 동력 및 수익 추정
- 신생 스타트업 및 혁신 중심
- 규제 경관 및 표준 개발
- 도전 과제: 확장성, 통합 및 비용 장벽
- 미래 전망: 파괴적인 잠재력 및 투자 기회
- 출처 및 참조
요약: 2025 시장 전망 및 주요 트렌드
양자 계측은 지난 10년 동안 빠르게 발전하여 기초 과학에서 의료 진단 및 첨단 제조에 이르는 여러 분야에서 초정밀 자력계측의 변혁적 기술로 자리잡았습니다. 2025년, 양자 기반 자력계의 시장은 나이트로젠-바켓(NV) 센터가 있는 다이아몬드, 초전도 양자 간섭 장치(SQUID), 광학적으로 펌핑된 자력계(OPM)와 같은 양자 센서의 혁신에 힘입어 강력한 성장을 경험하고 있습니다. 주요 제조업체와 연구 기관은 이러한 도구를 실제 환경에서 배치하고 있으며, 생체자기영상, 내비게이션, 광물 탐사 및 보안과 같은 응용 프로그램을 목표로 하고 있습니다.
2025년의 주목할 만한 트렌드는 소형의 실온 양자 자력계의 상용화입니다. 예를 들어, Qnami는 나노스케일에서 자기장을 매핑할 수 있는 다이아몬드 기반 양자 센서를 배치했으며, 이는 반도체 결함 분석 및 스핀트로닉스 연구에 사용되고 있습니다. 유사하게 QuSpin은 기존의 극저온 시스템에 비해 공간 해상도와 휴대성을 제공하는 비침습 뇌 영상 시스템인 자기뇌파도(MEG) 시스템에서 활용되는 OPM의 범위를 계속 확장하고 있습니다.
산업 측면에서는 자동차 및 항공우주 분야가 양자 자력계를 통합하여 내비게이션 및 위치지정을 향상시키고 있습니다. Lockheed Martin은 항공기 및 방어 플랫폼에 대해 양자 강화 내비게이션 시스템을 평가하는 파일럿 프로젝트를 진행 중이며, 시험 결과에서 정확성과 운영 강건성이 크게 향상되었다고 보고하고 있습니다.
병행하여, 새로운 협력 이니셔티브가 양자 계측을 실험실에서 현장 배치로 전환하는 속도를 가속화하고 있습니다. 유럽 양자 플래그쉽 프로그램 및 영국의 양자 기술 프로그램과 같은 국가적 노력은 다양한 환경에서 양자 자력계의 성능을 검증하는 데 필요한 시연 프로젝트에 자금을 지원하고 있습니다(양자 플래그쉽). 미국에서는 NIST가 양자 센서의 성능 메트릭 및 상호운용성 기준을 표준화하여 여러 분야에서의 폭넓은 채택을 촉진하고자 하고 있습니다.
2026년 이후를 바라보면, 미니어처화, 확장 가능성 및 기존 전자와의 통합이 계속 개선되면서 그 전망은 긍정적입니다. 대량 생산, 강력한 장치 포장 및 비용 절감 등의 과제가 여전히 존재하지만, 지속적인 투자와 공공-민간 파트너십이 상업적으로 실행 가능한 솔루션을 도출할 것으로 기대됩니다. 또한, 이 분야의 추진력은 새로운 플레이어의 출현과 증가하는 벤처 자금 지원에 의해 가속화되고 있으며, 양자 계측이 정밀 측정 및 감지에서 기본 기술이 될 무대를 마련하고 있습니다.
양자 계측 및 자력계측의 기초
양자 계측은 얽힘 및 중첩과 같은 양자 현상을 활용하여 고전적인 측정 한계를 초월하고, 초정밀 자력계측의 변혁적인 발전을 제공합니다. 최근 몇 년 동안, 나이트로젠-바켓(NV) 센터가 있는 다이아몬드, 냉각 원자 집합체 및 초전도 회로와 같은 다양한 양자 시스템을 기반으로 하는 양자 강화 자력계의 개발에서 상당한 진전을 이루었습니다.
NV-다이아몬드 자력계는 실온에서 나노스케일 자력계측을 위한 주요 플랫폼이 되었습니다. 이 장치는 자기장에 매우 민감한 NV 센서의 스핀 특성을 이용합니다. 2024년, Element Six는 NV 센터 밀도를 높이면서도 긴 스핀 코히어런스 시간을 유지하는 다이아몬드 합성 기술의 향상을 발표했습니다. 이러한 발전은 직접적으로 감도를 향상시키며, 최신 프로토타입은 마이크론 공간 규모에서 서브-피코테슬라 해상도를 달성했습니다. 마찬가지로, Qnami는 차세대 데이터 저장 소재 및 양자 전자 장치에서 자석 텍스처를 일상적으로 측정할 수 있는 NV 스캐닝 자력계 플랫폼을 상용화했습니다.
냉각 원자 자력계는 레이저로 냉각된 원자 집합체를 이용하여 감도 경계를 밀어내고 있습니다. Menlo Systems와 Quantum Systems는 모두 소형화되고 현장에서 사용할 수 있는 양자 센서의 발전을 보고했습니다. 이 시스템은 스핀 교환 완화 자유(SERF) 자력계측과 같은 기술을 사용하여 1 fT/√Hz 이하의 감도를 달성하고 있으며, 이는 생체자기학, 지구물리학 및 기초 물리학 실험에 필수적입니다.
초전도 양자 간섭 장치(SQUID)는 여전히 초민감 자력계측의 금본위로 자리잡고 있습니다. Magnicon 및 Stanford SQUID Lab과 같은 기업은 양자 오류 완화 및 고급 극저온 기술을 통합하여 노이즈 성능 및 운영 안정성을 개선하고 있으며, 이는 새로운 세대의 양자 기반 의료 영상 및 광물 탐사 도구를 지원하고 있습니다.
2025년 이후를 바라본다면, 이 분야는 여러 측면에서 빠른 진전을 보일 것으로 예상됩니다. IBM Quantum 및 Rigetti Computing의 주도하에 양자 오류 수정이 자력계측 프로토콜에 통합되고 있으며, 이는 코히어런스 시간을 연장하고 측정 불확실성을 하이젠베르크 한계에 더욱 근접하도록 추진할 것입니다. 또한, Quantinuum과 같이 노력을 기울이는 멀티 센서 배열 및 칩 내 통합은 산업 및 생물 의학적 사용을 위한 자기장 실시간 고처리 매핑을 가능하게 할 수 있습니다. 지속적인 투자와 교차 분야 간 협력을 통해 양자 계측은 초정밀 자력계측의 혁신을 주도하여 향후 몇 년 내에 새로운 과학적 및 기술적 가능성을 열어줄 것입니다.
현재 주요 기술 및 그 성능
양자 계측은 초정밀 자력계측 분야에 혁신을 가져오고 있으며, 양자 센서가 현재 고전적인 자력계보다 감도와 공간 해상도를 초월하고 있습니다. 2025년 기준으로, 주요 기술들은 스핀 얽힘, 원자 코히어런스 및 나이트로젠-바켓(NV) 센터가 있는 다이아몬드를 활용하여 자기장 탐지에서 전례 없는 수준에 도달하고 있습니다.
한 가지 선도적인 접근법은 NV 센터가 있는 다이아몬드를 활용하며, 이 기술은 Qnami 및 Element Six와 같은 회사에 의해 상용화되었습니다. NV 기반 자력계는 광학적으로 감지된 자기 공명(ODMR)을 활용하여 나노테슬라(nT)에서 피코테슬라(pT) 범위에 근접한 감도로 공간적으로 해상도 있는 측정을 제공합니다. 예를 들어, Qnami의 ProteusQ는 2D 재료 및 스핀트로닉 장치의 자기적 현상을 이미징할 수 있으며, 단일 스핀 감도 및 서브-10 nm 해상도를 허용합니다. 이러한 장치는 첨단 재료 연구, 생의학적 이미징 및 반도체 진단에서 활용되고 있습니다.
또 다른 급속히 발전하는 기술은 원자 자력계이다. 이 기술은 알카리 원자(예: 루비듐 또는 세슘)의 자기장에 대한 응답을 측정하여 기록적인 감도를 달성합니다. QuSpin 및 Magnicon과 같은 기업들은 냉각이 필요 없는 광학적으로 펌핑된 자력계(OPM)를 제공하고 있으며, 이들은 피코테슬라(fT) 감도를 달성하고 있습니다. 예를 들어, QuSpin의 제로 필드 자력계는 MEG, 지구물리 탐사 및 기초 물리학 실험에 채택되어 있으며, 컴팩트한 형태와 실온 작동의 이점을 제공합니다.
초전도 양자 간섭 장치(SQUID)는 궁극적인 감도를 위한 기준으로 남아 있으며, 1 fT/√Hz 이하의 감도를 정기적으로 달성합니다. STAR Cryoelectronics는 생체자기학, 비파괴 평가 및 양자 물질 연구에 널리 사용되는 상업적 SQUID 시스템을 생산하고 있습니다. 냉각 운영이 여전히 제약이지만, 냉각 기술과 통합의 지속적인 개선이 사용성을 강화하고 있습니다.
향후 몇 년 동안 이러한 성능 향상 및 소형화가 기대되며, 더욱 폭넓은 산업 채택이 이루어질 것으로 예상됩니다. NV-다이아몬드 센서는 클리니컬 진단 및 포인트 오브 케어 의료 장치를 목표로 하여 멀티플렉스 및 칩 스케일 시스템 개발에 활발히 참여하고 있습니다. 원자 자력계는 마이크로패브리케이션 및 레이저 소형화의 발전으로 인해 착용 가능하고 휴대 가능한 자력계 배치가 가능해질 것으로 기대됩니다. 양자 계측이 성숙해짐에 따라 산업, 의료 및 방위 응용 분야로의 통합이 가속화될 것입니다. 이는 센서 제조업체와 응용 프로그램 개발자 간의 지속적인 협력에 의해 추진될 것입니다.
주요 산업 플레이어 및 최근 전략적 이니셔티브
양자 기술이 실험실에서 상업적 응용으로 전환됨에 따라, 여러 산업 리더와 선도 스타트업들이 초정밀 자력계측의 미래를 형성하고 있습니다. 이들 플레이어는 양자 계측—특히 나이트로젠-바켓(NV) 센서가 있는 다이아몬드, 원자 수증기 셀 및 초전도 회로 등을 활용하여 자기장 측정의 전례 없는 감도를 달성하고 있습니다. 이번 섹션에서는 2025년 현재의 주요 조직과 그들의 최근 전략적 행보를 강조하며, 향후 몇 년간의 방향성을 예측합니다.
- Qnami: 스위스에 본사를 두고 있는 Qnami는 양자 다이아몬드 기반 스캐닝 프로브 마이크로스코프의 제공을 계속 확장하고 있으며, 학계 및 산업 연구 분야를 타겟으로 하고 있습니다. 2025년, 이 회사는 고급 칩 생산에서 자기 결함 특성화에 ProteusQ 플랫폼을 통합하기 위해 유럽 반도체 제조업체와 전략적 협력을 발표했습니다. Qnami의 공동 개발 프로젝트에 대한 공개 요청은 재료 및 전자 산업에서의 배치를 가속화하기 위해 산업 파트너십에 집중하고 있음을 나타냅니다(Qnami).
- Element Six: 합성 다이아몬드 생산의 리더인 Element Six는 NV 기반 양자 센서를 위해 맞춤형으로 제작된 다이아몬드 기판에 대한 연구 및 개발 활동을 강화하고 있습니다. 2025년, 이 회사는 양자 자력계측에 최적화된 초 고순도 다이아몬드의 새로운 등급을 발표하고, 생체자기 진단을 위한 의료 기기 제조업체와 기술 파트너십을 체결했습니다(Element Six).
- QuSpin: 광학적으로 펌핑된 자력계(OPM)를 전문으로 하는 QuSpin은 2024-2025년 동안 MEG 및 지구물리 탐사에서 사용되는 콤팩트한 냉매 없는 센서의 배치를 보고했습니다. 이 회사는 뇌 과학 연구소와의 지속적인 협력 및 OEM 파트너십에 집중하여 양자 기반 의료 및 환경 감지의 중심 플레이어로 자리잡고 있습니다(QuSpin).
- Zurich Instruments (a Rohde & Schwarz company): Zurich Instruments는 양자 제어 및 측정 전자기기 포트폴리오를 확장하여 양자 자력계측의 연구 및 초기 산업 채택을 지원하고 있습니다. 2025년 초, 이 회사는 NV 및 원자 센서 판독을 위해 설계된 새로운 실시간 신호 처리 장치를 도입하여 OEM 및 학술 연구실의 통합을 간소화하는 것을 목표로 하고 있습니다(Zurich Instruments).
- Oxford Instruments NanoScience: Oxford Instruments는 초전도 및 NV 기반 자력계를 배치하는 고객을 지원하기 위해 극저온 플랫폼 및 통합 솔루션을 계속 공급하고 있습니다. 최근의 대규모, 사용자 친화적인 양자 크라이오스탯에 대한 투자는 R&D 및 신흥 상업 시장에서 양자 계측 도구의 폭넓은 채택을 촉진할 것으로 보입니다(Oxford Instruments NanoScience).
앞으로 이러한 산업 플레이어들은 첨단 마이크로전자, 생체자기 영상, 내비게이션 및 지구물리학과 같은 응용 분야의 예상 성장에 맞춰 연구개발 및 상업 전략을 조정하고 있습니다. 전략적 파트너십, 수직 통합 제조 및 OEM 협력의 확대는 2026년 이후에도 업계의 역학을 특징지을 것으로 보이며, 양자 강화 자력계측이 대규모 배치로 나아갈 것입니다.
주요 응용 분야: 의료 영상, 내비게이션 및 재료 과학
양자 계측을 통한 초정밀 자력계측은 특히 초민감 자기장 탐지가 요구되는 분야에서 기술 성숙 및 조기 채택의 시기를 맞이하고 있습니다. 의료 영상, 내비게이션 및 재료 과학이라는 세 가지 주요 응용 분야가 양자 강화 자력계의 즉각적이고 근접한 잠재력을 보여주고 있습니다.
- 의료 영상: 광학적으로 펌핑된 자력계(OPM) 및 나이트로젠-바켓(NV) 센서가 있는 다이아몬드를 기반으로 한 양자 자력계는 비침습 진단에서 변혁적인 영향을 미치기 위해 발전하고 있습니다. 2025년에는 상용 OPM 시스템이 MEG에 배치되고 있으며, 기존의 SQUID 기반 시스템에 비해 향상된 공간 해상도 및 유연성을 제공합니다. 예를 들어, QuSpin Inc.는 MEG을 위해 OPM 배열을 공급하여 인지 기능 및 신경 장애에 관한 연구를 용이하게 하고 있습니다. 동시에, 합성 다이아몬드 생산의 글로벌 리더인 Element Six는 실온에서 높은 감도로 생체 자기를 탐지할 수 있는 양자 NV 센서를 위한 공급을 확대하고 있습니다. 이러한 발전은 운영 비용을 절감하고 앞으로 몇 년 동안 휴대 가능한 환자 중심의 이미징 솔루션을 가능하게 할 것으로 기대됩니다.
- 내비게이션: 양자 자력계는 GPS가 신뢰할 수 없거나 사용 불가능한 환경에서 내비게이션에 진전을 보고 있습니다. NV 다이아몬드 센서 또는 알카리 수증기 셀을 사용하는 장치는 항공 우주, 해양 및 방위 응용 분야를 위한 차세대 내비게이션 시스템에 통합될 수 있는 가능성을 평가하고 있습니다. Magneteca는 견고한 드리프트 프리 헤딩 참조 및 지구 자기 이상 탐지를 위한 양자 센서를 개발하는 회사 중 하나입니다. 이러한 양자 장치는 피코테슬라 수준의 감도를 제공하여 외부 신호 없이 정밀한 내비게이션을 가능하게 하며, 이는 상업적 및 정부 사용자 모두에게 전략적 관심이 있습니다.
- 재료 과학: 초정밀 양자 자력계측은 2차원 재료 및 양자 장치에 대한 재료 특성화의 돌파구를 가속화하고 있습니다. 학술 및 산업 연구실은 NV 기반 스캐닝 프로브 자력계를 활용하여 자기적 질감, 스핀 역학 및 나노스케일 전류 분포를 연구하고 있습니다. QZabre AG는 100 nm 이하의 공간 해상도로 자기장을 이미징할 수 있는 스캐닝 NV 자력계 플랫폼을 상용화하여 초전도성, 스핀트로닉스 및 고급 반도체 분야에서 R&D를 지원하고 있습니다.
앞으로 몇 년 동안 양자 자력계측 생태계는 임상 작업 흐름, 내비게이션 하드웨어 및 연구 기기에 더 통합될 것으로 예상됩니다. 하드웨어의 확장성, 강건성 및 비용 효율성이 개선됨에 따라 이러한 부문 전반에 걸쳐 광범위한 채택이 예상되며, 양자 센서 개발자와 최종 사용자 간의 지속적인 파트너십이 응용 프로그램별 혁신을 주도할 것입니다.
시장 전망 2025–2030: 성장 동력 및 수익 추정
양자 계측 시장은 2025년부터 2030년까지 강력한 성장을 보일 것으로 보이며, 이는 양자 센서 기술의 급속한 발전, 산업 및 과학 영역에서의 응용 확대, 상업 및 정부 분야에서의 증가하는 투자에 기반합니다. 주요 성장 동력으로는 의료 진단(예: MEG), 내비게이션, 광물 탐사 및 기초 연구에서의 초민감 자기장 탐지에 대한 증가하는 수요가 포함됩니다. 나이트로젠-바켓(NV) 센서가 있는 다이아몬드 및 광학적으로 펌핑된 자력계(OPM)를 활용하는 양자 장치의 지속적인 소형화는 포터블 실온 솔루션을 가능하게 하여 시장 채택을 가속화하고 있습니다.
주요 산업 이해 관계자들은 이 흐름을 활용하기 위해 상당한 연구 및 개발 투자와 파트너십을 발표했습니다. 예를 들어, Qnami는 양자 센서를 상용화하여 나노스케일 자기 이미징을 목표로 하고 있으며, 재료 과학 및 반도체 공정 제어를 위한 활용을 모색하고 있습니다. 유사하게, QuSpin Inc.는 생체자기 응용 및 비침습 뇌 이미징을 위한 OPM의 생산을 확대하고 있으며, 최근 제품 출시는 감도를 높이고 장치의 공간적 규모를 줄이는 데 초점을 맞추고 있습니다.
유럽, 북미 및 아시아의 정부 지원 양자 이니셔티브는 추가적인 촉매 역할을 할 것으로 예상됩니다. 예를 들어, 유럽의 양자 플래그쉽 프로그램은 의료 및 지구물리 자력계측을 중점을 두고 양자 센서 프로젝트에 상당한 자금을 지원하고 있습니다(양자 플래그쉽). 미국의 국가 양자 이니셔티브 법은 연구 및 상용화 노력을 지원하고 있으며, 국가표준기술연구소(NIST)는 양자 자력계측을 위한 새로운 표준을 개발하고 있습니다.
이 부문 전반에 걸친 수익 추정치는 2030년까지 두 자리 수의 연평균 성장률(CAGR)을 나타내고 있습니다. 산업 분석가들은 현재 수억 달러로 추정되는 시장 규모가 2030년 이전에 10억 달러를 초과할 것으로 예상하며, 의료, 방위 및 반도체 산업이 가장 큰 최종 사용자 부문을 차지할 것입니다. Magnetic Sensors Corporation과 같은 기업은 산업 및 방위 클라이언트를 위한 양자 기반 솔루션을 확장하여 초정밀 자력계측의 상업화를 반영하고 있습니다.
앞으로 양자 하드웨어 혁신과 응용 도메인의 확대가 두 자리 수 성장률을 지속할 것으로 예상됩니다. 양자 기술 개발자, 의료 기기 제조업체 및 정부 조직 간의 전략적 협력은 경쟁 환경을 형성하고 차세대 자력계측 솔루션의 글로벌 배치를 가속할 것으로 예상됩니다.
신생 스타트업 및 혁신 중심
양자 계측을 통한 초정밀 자력계측은 새로운 스타트업과 혁신 중심의 부상으로 인해 빠른 발전을 경험하고 있습니다. 2025년 현재, 이들 단체는 나이트로젠-바켓(NV) 센터가 있는 다이아몬드, 냉각 원자 집합체 및 초전도 양자 간섭 장치(SQUID)와 같은 양자 기술을 활용하여 자력계측의 최전선에서 활동하고 있습니다. 양자 기반 센서에 대한 글로벌 추진은 북미, 유럽 및 아시아 태평양 전역에서 스타트업 활동 및 기관 투자에서 잘 드러나고 있습니다.
- 스타트업 활동: 여러 초기 단계 기업이 피코테슬라 범위를 초과하는 민감도를 자랑하는 양자 자력계를 상용화하고 있습니다. Qnami (스위스)는 양자 다이아몬드 마이크로스코프 플랫폼을 개발하며, 양자 재료 연구 및 반도체 검사에서 나노스케일 자기 이미징을 가능하게 하고 있습니다. 한편, QZabre는 ETH 취리히에서 스핀오프되어 학술 및 산업 연구실을 목표로 한 휴대용 스캐닝 NV 자력계를 제공합니다.
- 혁신 중심 및 공공-민간 이니셔티브: 영국의 양자 통신 허브와 양자 센서 혁신 센터는 지구물리 조사 및 생의학적 진단을 위한 자력계를 포함한 통합 양자 센싱 플랫폼의 개발을 지원하고 있습니다. 미국의 국가표준기술연구소(NIST)는 스타트업과 협력하여 양자 자력계측 성능의 표준화 및 벤치마킹 작업을 진행하고 있습니다.
- 상용화 및 조기 채택: 응용 분야는 기초 연구에서 상업 분야로 확장되고 있습니다. Element Six (De Beers Group의 계열사)는 NV 기반 자력계측에 필수적인 고순도 다이아몬드 기판을 공급하여 스타트업이 장치 제작을 확장할 수 있도록 지원합니다. ColdQuanta(현재 Infleqtion)는 방위 및 내비게이션 시장을 목표로 하는 프로토타입 소형 원자 자력계 시스템을 발표했습니다.
- 글로벌 확장: 아시아에서는 일본의 RIKEN과 한국의 신흥 나노 구조를 위한 양자 센터가 의료 영상 및 비파괴 시험에 초정밀 자력계측을 통합하기 위한 양자 센서 개발에 집중하는 스핀오프 기업을 육성하고 있습니다.
앞으로 몇 년 동안 양자 자력계측 스타트업의 빠른 확장이 기대되며, 혁신 중심은 전문화된 제작 시설과 시험대를 제공하여 지원할 것입니다. 구성 요소 공급업체, 양자 하드웨어 회사 및 응용 프로그램 개발자 간의 전략적 파트너십이 실험실 프로토타입에서 Robust, 현장 배치 가능한 장치로의 경로를 가속화할 것입니다. 양자 스타트업과 기존 산업 공급 업체 간의 상호작용은 양자 계측 솔루션을 과학, 의료 및 산업 분야에 걸쳐 제공하기 위한 성숙한 생태계를 형성하고 있습니다.
규제 경관 및 표준 개발
양자 계측, 특히 초정밀 자력계측과 관련된 규제 체계 및 표준 개발은 양자 센서 기술의 성숙도와 배치가 증가함에 따라 신속하게 진화하고 있습니다. 2025년 현재, 과학적, 산업적 및 의료적 맥락에서 양자 강화 자력계의 신뢰성과 상호 운용성을 보장하는 강력한 프레임워크를 구축하는 것이 중요해지고 있습니다.
현재의 노력의 기본이 되는 것은 미국의 국가표준기술연구소(NIST)와 독일의 작위 및 기술 연방 연구소(PTB)와 같은 국가 계측 기관에서 주도하는 작업입니다. 이러한 기관들은 양자 자력계, 특히 NV 센서가 있는 다이아몬드 및 광학적으로 펌핑된 자력계를 위해 특별히 맞춤화된 교정 프로토콜 및 불확실성 예산을 개발하고 있습니다. 예를 들어, NIST는 미국 내 제조업체와 협력하여 생의학적 이미징 및 재료 과학 응용 프로그램에 대한 양자 자력계의 기준을 수립하고 있으며, 국제 측정 시스템(SI)으로의 공식적인 추적 가능성을 목표로 하고 있습니다.
최소한의 국제 차원에서, 국제 도량형국(BIPM)는 회원국 간의 논의를 촉진하여 양자 기반 필드 측정을 위한 정의 및 참조 절차를 통일하고 있습니다. 2025년에는 BIPM의 전기 및 자력학 자문 위원회(CCEM)가 자력계측 장치의 교정 및 표준화에 대한 수용 가능한 관행을 정의하는 새로운 기술 지침을 발표할 예정입니다. 이는 장치 특정 노이즈, 환경 간섭 및 양자 디코히런스와 같은 문제를 다룰 것입니다.
산업 참여 또한 주목할 만합니다. 양자 자력계 솔루션을 공급하는 Qnami 및 MAGNICON과 같은 기업은 다양한 실험실 및 현장 조건에서 장치의 상호 운용성과 재현성을 테스트하기 위해 표준 컨소시엄 및 파일럿 프로젝트에 참여하고 있습니다. 이들의 의견은 반도체 진단 및 지구 물리적 조사용 양자 센서의 최종 사용자 요구 사항에 중점을 두고 사전 규범 문서 형성에 기여하고 있습니다.
앞으로 몇 년간 양자 자력계측에 대한 국제 표준의 정식 채택이 예상되며, 이는 의료(예: MEG) 및 항공 우주와 같은 규제가 있는 분야로 양자 센서의 통합이 증가함에 따라 가속화될 것입니다. 규제 기관은 이러한 표준을 장치 승인 프로세스에서 참고할 것으로 예상되며, 양자 강화 자력계가 일관되고 SI 추적 가능한 성능을 제공하도록 보장할 것입니다. 계측 기관, 산업 리더 및 표준 기관 간의 지속적인 협력이 이 고정밀 분야에서의 채택 및 혁신을 가속화하는 데 중요한 역할을 하게 될 것입니다.
도전 과제: 확장성, 통합 및 비용 장벽
양자 계측은 초정밀 자력계측의 놀라운 잠재력을 보여 주었으나, 필드에서의 실용적인 배치를 향해 나아가면서 여러 도전 과제—특히 확장성, 통합 및 비용 장벽—를 해결해야 합니다.
2025년의 주요 도전 과제는 양자 센서의 확장성입니다. 나이트로젠-바켓(NV) 센서가 있는 다이아몬드 또는 냉각 원자 집합체와 같은 최고 성능의 양자 자력계는 본질적으로 소형화하거나 대량 생산하기 어려운 복잡한 실험 설정에 의존합니다. 예를 들어, 합성 다이아몬드의 주요 공급업체인 Element Six는 NV-다이아몬드 제작에서 혁신을 계속하고 있지만, 웨이퍼 규모에서 균일성 및 결함 제어는 지속적인 난제입니다. 마찬가지로, MUQUANS와 같은 조직에서 개발한 냉각 원자 자력계는 칩 규모의 통합을 현재 불가능하게 하는 정밀한 레이저 및 진공 시스템을 필요로 합니다.
기존 전자 및 광전자 플랫폼과의 통합 또한 중요한 장벽입니다. 양자 자력계는 종종 정교한 판독 전자 장치 및 уник한 광학 부품을 필요로 합니다. Qnami의 상용화를 위한 스캐닝 NV 자력계 개발 노력은 포장 및 제어 전자에서의 진전을 보여주고 있지만, 시스템의 복잡성은 여전히 높습니다. 또한, 양자 장치를 대량 전자 제조의 표준인 CMOS 기술과 통합하는 것은 여전히 열려 있는 기술적 전선입니다. 이는 양자 하드웨어 스타트업과 반도체 파운드리 간의 ongoing collaborations로 강조되고 있습니다.
비용 문제도 간과할 수 없는 문제입니다. 양자 자력계에 필요한 특수 재료, 정밀 제조 및 맞춤 조립 과정은 현재 높은 단가를 초래하고 있습니다. MagiQ Technologies 및 Quantum Diamond Technologies, Inc.와 같은 회사들은 모듈화된 시스템과 단순화된 사용자 인터페이스를 통해 비용을 줄이기 위해 노력하고 있지만, 가격대는 여전히 커뮤니티 또는 산업의 넓은 채택이 가능한 수준을 초과하고 있습니다.
앞을 내다보면, 이러한 장벽을 극복하는 것은 아마도 교차 분야의 발전에 달려 있을 것입니다. 다이아몬드 성장, 포토닉 통합 및 양자 제어 방법에서의 진전이 비용 절감을 가져오고 향후 몇 년 내 칩 규모 장치를 촉진할 것으로 예상됩니다. 유럽 양자 플래그쉽과 같은 산업 컨소시엄 및 공공-민간 파트너십은 학계와 산업 간의 표준화 및 지식 이전을 가속화하고 있습니다. 그러나 이러한 기술적 및 경제적 과제가 해결되지 않는 한, 초정밀 자력계측의 채택은 하이 가치의 틈새 응용 분야를 넘어선 진전을 보이기 어려울 것입니다.
미래 전망: 파괴적인 잠재력 및 투자 기회
양자 계측을 통한 초정밀 자력계측은 가까운 미래에 여러 산업을 혁신할 준비가 되어 있습니다. 양자 코히어런스와 얽힘을 활용하여 고전적인 측정 한계를 초월하고 있습니다. 2025년 현재, 이 분야는 기술적 성숙의 연속을 보이고 있으며, 기초 연구와 실질적인 배치를 대상으로 한 상당한 상업적 및 정부의 투자가 이루어지고 있습니다.
주요 동력은 양자 센서의 산업 및 의료 응용 통합이 증가하는 것입니다. Qnami와 같은 회사들은 나노미터 공간 해상도 및 피코테슬라 감도를 목표로 양자 다이아몬드 자력계 개발을 진행하고 있습니다. 이러한 장치는 현재 반도체 고장 분석, 재료 특성화 및 생의학적 영상용 비침습 진단을 위한 실험에 채택되고 있습니다.
정부 및 방위 관련 기관들도 성장을 촉진하는 역할을 하고 있습니다. 영국의 국가 양자 기술 프로그램은 광물 탐사 및 GPS가 부존재하는 환경에서의 내비게이션을 위한 양자 자력계 개발에 자금을 지원하고 있으며, 미국 국가표준기술연구소(NIST)는 차세대 양자 센서 개발을 적극적으로 지원하며 의료 진단(예: MEG), 지구물리학 및 보안 분야에서의 파괴적인 잠재성을 강조하고 있습니다.
스타트업과 기존 기술 기업들이 집약적 생산 및 소형화에 집중하고 있습니다. QubitPhotics 및 MagiQ Technologies는 자동차 또는 항공 우주 시스템과 같은 열악한 환경에서 사용될 수 있는 소형의 강력한 양자 자력계를 개발하고 있습니다. 통합 포토닉스 및 칩 규모 장치에 대한 추세는 앞으로 몇 년 내에 더욱 가속화될 것으로 예상되며, 이는 채택의 장벽을 낮추고 새로운 시장 세그먼트를 가능하게 합니다.
투자 관점에서 볼 때, 벤처 캐피털 활동이 증가하고 있습니다. 투자자들은 기술의 잠재력이 수십억 달러 규모의 시장을 흔들리게 할 수 있다는 점에 매료되고 있습니다. 특히 의료 진단, 재료 및 내비게이션 분야에서 그렇습니다. 양자 센서 회사와 주요 계측기 또는 의료 기기 제조업체之间的 전략적 파트너십은 최근 Qnami와 주요 분석 기기 제조업체와의 협력에서와 같이 증가할 것으로 기대됩니다.
앞으로 몇 년간 양자 자력계측이 실험실 데모에서 상업적 규모로 배치되는 전환 과정이 예상됩니다. 주요 과제는 센서 안정성 개선, 비용 절감 및 산업 표준 확립 등이며, 이러한 분야에서 EUROqC와 같은 컨소시엄이 활발히 활동하고 있습니다. 이러한 장벽들이 해결됨에 따라, 양자 계측의 초정밀 자기장 감지에 대한 파괴적 영향은 기존 및 신흥 분야를 재편할 준비를 하고 있습니다.
출처 및 참조
- Qnami
- QuSpin
- Lockheed Martin
- 양자 플래그쉽
- NIST
- Menlo Systems
- Stanford SQUID Lab
- IBM Quantum
- Rigetti Computing
- Quantinuum
- Qnami
- Element Six
- QuSpin
- Zurich Instruments
- Oxford Instruments NanoScience
- QZabre AG
- QZabre
- Quantum Communications Hub
- RIKEN
- Quantum Center for Emerging Nanostructures
- Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
- International Bureau of Weights and Measures (BIPM)
- MagiQ Technologies
