양자컴퓨터에서 양자암호통신까지(1/4)

【지금 배워두고 싶은 양자역학 입문】

양자컴퓨터에서 양자암호통신까지(1/4)

==압도적 계산 능력과 절대 안전한 통신 기술이 가져올 미래상은?==

 

 

양자역학이 탄생한 지 100년, 압도적인 계산 능력을 지닌 양자컴퓨터의 실용화가 눈앞에 다가오고 있다. 전편 「탄생 100년 만에 ‘다카이치 총리’도 투자를 명언 — ‘상식을 버리지 않으면 이해할 수 없다’ 양자컴퓨터는 세계를 바꾸는가【지금 배워두고 싶은 양자역학 입문】」에서는, 양자컴퓨터가 사회와 생활에 가져올 이점에 대해 이야기했다. 그러나 동시에 우려되고 있는 것이 기존 암호통신 기술에 미치는 영향이다. 기존 컴퓨터로는 해독에 수천~수만 년이 걸린다고 알려진 암호도, 양자컴퓨터라면 순식간에 풀려버릴 가능성이 있다는 것이다.

이에 20년 이상 ‘이론적으로 절대 깨지지 않는’ 양자암호통신 기술의 연구·개발에 매진해온 도시바 그룹(*)에 양자 시대의 통신 네트워크가 어떤 모습이 될지 물어보았다.

【마쓰모토 토리 / 라이터】(전후편 중 후편)

 

 

■ 양자컴퓨터에 맞서는 ‘내양자컴퓨터 암호’

 

전편에서 설명했듯, 양자컴퓨터는 0과 1의 중첩상태(양자비트)를 기본 단위로 다루기 때문에,팽대한 선택지와 조합 속에서 최적 해를 찾아내는 계산에서 놀라운 속도를 발휘할 가능성이 있다. 그 대표적인 예로 자주 언급되는 것이 양자컴퓨터의 계산 방식인 ‘양자 알고리즘’ 가운데 가장 유명한 쇼어 알고리즘이다. 이는 피터 쇼어 박사(1959~)가 1994년에 발표한 것으로, 거대한 수의 소인수분해를 양자컴퓨터로 단시간에 해결할 수 있는 방법으로 세계의 연구자들에게 충격을 주었다.

 

기존의 컴퓨터는 소인수분해가 약하다.

예를 들어 617자리 수를 소인수분해하는 데 슈퍼컴퓨터조차 10억 년 이상 걸린다고 알려져 있다. 그래서 현대의 인터넷 통신 등에서 사용되는 암호 기술에는 RSA 암호를 비롯해 소인수분해의 어려움을 안전성의 기반으로 삼는 방식이 많다.

그러나 쇼어 알고리즘의 등장으로, 양자컴퓨터가 이러한 암호들을 손쉽게 해독할 가능성이 제기된 것이다.

 

1990년대 당시에는 양자컴퓨터가 아직 개념 단계였고, 실기 등장까지 반세기는 더 걸릴 것이라는 전망도 있어 위기감은 크지 않았다. 하지만 2000년대 이후 연구개발이 급진전했고, 2010년대에는 거대 IT 기업도 경쟁적으로 참전하면서 개발 경쟁이 본격화되었다.

 

도시바 디지털 솔루션즈 ICT솔루션사업부 QKD사업추진실 시니어 펠로우 무라이 신야 씨에 따르면,

“현재 대기업부터 스타트업까지 많은 기업이 양자컴퓨터의 연구개발에 뛰어들고 있으며, 동시에 다양한 과제가 해결되는 중이어서 그 실용화가 기존 예상보다 훨씬 빠르게 다가오고 있다”고 한다.

그리고 2016년, 마침내 미국 NIST(국립표준기술연구소)가

“RSA·DSA·ECDSA 등 기존 공개키 암호는 더 이상 안전하지 않다(no longer secure)”고 공식 선언하며, 2030년까지 더욱 강력한 암호 체계로 전환할 것을 권장했다.

수년간의 검증을 거쳐 2024년에는 양자컴퓨터 기반의 사이버 공격에도 견딜 수 있는 <내양자컴퓨터 암호(PQC, Post-Quantum Cryptography)>를 복수 공개했다. 현재 이 새로운 내양자컴퓨터 암호의 도입은 세계 각국에서 진행 중이다.

 

* 출처=https://www.dailyshincho.jp › article