절대 풀리지 않는 양자내성 암호, 한국인이 풀었다!

 

구글의 양자컴퓨터

 

현재 사용되는 컴퓨터는 0과 1로 이루어진 정보 단위인 비트를 기본으로 작동된다. 하지만 양자컴퓨터의 기본 단위인 큐비트는 중첩이라는 현상이 적용돼 00과 01, 10, 11과 같은 4가지 정보를 동시에 표현한다. 그만큼 한 번에 처리할 수 있는 정보량이 급증해 속도가 기하급수적으로 빨라지는 것이다. 

 

예를 들어 복잡한 미로의 입구를 찾는 작업인 경우에 양자역학을 이용하면 한 가지 경로가 아닌 동시에 여러 길로 쪼개져 탐색이 가능하기 때문에 기존의 컴퓨터보다는 빨리 문제를 풀 수 있다는 말이다. 

 

복잡한 암호를 풀어내는 시간을 현재 가장 빠른 슈퍼컴퓨터와 2025~2030년 사이에 개발될 양자컴퓨터와 비교해보면, 온라인이나 얼굴보안, 스마트폰 보안 등에 사용되는 RSA 공개키 암호 시스템은 슈퍼컴퓨터로 푸는데 백만 년이 걸려 사실상 완벽한 해독이 불가능하다. 하지만 양자컴퓨터는 1초에서 하루 안에 암호를 풀어낼 수 있다. 즉, 어떤 암호라도 뚫을 수 있는 수단이 생기는 셈이다. 

 

 

이 때문에 양자컴퓨터를 대비해 새로운 난공불락의 암호 방식이 등장했는데 이는 복잡한 구조의 알고리즘으로 구성되어있어 연산 작업량이 기하급수적으로 늘어나는 양자컴퓨터로도 계산이 불가능한 ‘양자내성’ 암호이다. 그런데 한국인으로 구성된 국제 공동연구진이 이 암호의 공략법을 찾아냈다. 암호를 구성하는 요소들을 잘게 나누어 격파하는 ‘분할—정복’이라는 알고리즘으로 그리 크지 않은 규모의 양자컴퓨터를 사용해 선형잡음 문제(양자내성 암호)를 풀 수 있다는 것을 증명한 것이다. 

 

양자내성 암호를 풀어내는 조건을 구체적으로 증명한 것은 이번이 처음이며 차후에 양자암호를 공략하는 차원 또는 양자암호의 내성을 강화하는 측면에서 이 연구 결과들이 어떻게 활용 될 수 있을지 판단하는 지표가 된다. 국내외 한국인 과학자들이 공동으로 참여한 이번 연구는 양자정보과학분야 전문 학술지인 ‘퀀텀 사이언스 앤 테크놀로지’에 실렸다.