양자컴퓨터에서 양자암호통신까지(2/4)

【지금 배워두고 싶은 양자역학 입문】

양자컴퓨터에서 양자암호통신까지(2/4)

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

 

왜 ‘양자암호통신’은 절대적으로 안전한가

 

내양자계산암호(耐量子計算機暗号)는 양자컴퓨터가 어려워하는 알고리즘을 채택하고 있지만, 어디까지나 기존 소프트웨어 기술의 연장선에서 이루어지는 대응이다.

이에 비해, 또 하나의 대응책으로 연구되고 있는 것이 원리적으로 절대적으로 안전(도청되지 않음)하다고 알려진 양자암호통신이다.

 

“현재의 암호통신은, 암호 해독을 위한 비밀의 ‘키’(암호키)를 암호 알고리즘으로 숨긴 채 전송합니다. 하지만 양자암호통신에서는 <양자키분배(QKD, Quantum Key Distribution)>라는 구조를 이용해, 암호키를 광자에 실어 보냅니다.”

라고 무라이 씨는 말한다.

 

“숨겨진 암호키를 빼내기(암호 해독) 위한 계산에 시간이 걸린다는 점을 안전의 근거로 삼는 기존 암호통신과 달리, 양자역학의 원리에 의해 안전성이 보장되기 때문에, 앞으로 아무리 고속의 계산기가 등장해도 암호키가 통신 과정에서 도청자에게 유출될 일은 없습니다.”

 

그렇다면 이 “양자역학의 원리로 안전성을 보장한다”는 것이 어떤 의미인지. 이에 대해 (주)도시바 AI 디지털 R&D 센터 컴퓨터 & 네트워크 시스템 연구부의 쿠지라오카 마미코 씨가 더 자세히 설명했다.

“우선, 빛의 최소 단위인 광자는 그 이하로 분할할 수 없습니다. 따라서 전송 중 광자가 도청자에게 빼내어지면, 그만큼 수신기에 도달하는 광자의 수가 줄어들 뿐이며, 도청자가 훔친 광자와 완전히 동일한 상태의 광자가 수신기에 도달할 수는 없습니다. 무사히 수신기에 도달한 광자만을 암호키로 사용합니다.”

그렇다면 도청자가 빼낸 광자 수만큼 다시 돌려보내려 하면 어떻게 될까?

“그 경우에도 도청자는 송신기가 선택한 송신 기저(편광 방향 등 암호키 정보를 광자에 실어 보낼 때의 광자 상태)를 모르기 때문에, 되돌린 광자의 상태를 원래의 상태와 정확하게 일치시키는 것이 불가능합니다. 게다가 양자역학적 특성상 광자는 관측하면 상태가 변하기 때문에, 도청이 있었던 경우 그 흔적을 반드시 검출할 수 있습니다.”

검출된 “도청 가능성이 있는 정보”를 모두 버리고, 도청되지 않았다고 보장된 비트 정보만을 암호키로 사용함으로써 통신의 안전성이 확보된다는 것이다.

 

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