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양자컴퓨터가 전세계의 모든 은행을 해킹할 수도 있나요?

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.현재 거의 대부분의 보안시스템 알고리즘은 소인수분해에 의거하고 있는데, 2020년 현재의 컴퓨터에서 해석하자면 너무나 오랜시간이 걸린다. 예를 들어 1994년 RSA129로 알려진 129자리 숫자(426비트)를 소인수분해 하는 데에는, 알고리즘을 이용하여 세계에 있는 1,600여 대의 워크스테이션을 병렬로 연결해도 8개월이 걸렸다. 이 알고리즘대로 250자리의 수(829비트)라면 800,000년이 걸릴 것이며, 1,000자리라면 1025억 년이 걸릴 것이다.[15] 이것은 우주의 나이보다 몇 배는 더 많은 시간이다.하지만 양자컴퓨터라면 앞서 이야기했듯이 순식간에 계산되므로 현재 사용되는 보안 알고리즘은 더이상 사용할 수 없고, 우리가 사용하는 시디키도 마찬가지로 소인수분해 알고리즘을 사용하기 때문에 무한정 복사기마냥 시디키를 복제해서 찍어낼 수 있게 된다. 2011년의 양자컴퓨터는 아직 겨우 21을 소인수분해하는 데 성공한 수준이지만, 컴퓨터 분야의 발전 속도는 이쪽 방면 학자들의 상상마저 초월하는 경우가 많다.[16]소인수분해 문제 이외에도 수많은 암호 알고리즘이 바탕을 두고 있는 이산로그 문제 역시 양자컴퓨터로 해결할 수 있다. 따라서 양자컴퓨터가 본격적으로 실용화되면 현재까지 개발된 대부분의 암호 알고리즘이 쓸모없어지게 된다. 그렇다고 양자컴퓨터가 모든 암호 문제를 박살내는 건 또 아니다. 양자컴퓨터가 NP-완전 문제를 다항 시간에 풀 수 있다는 잘못된 인식이 널리 퍼져 있으나 확실히 증명된 바는 없다. 그리고 컴퓨터가 진화했던 만큼 더 안전한 알고리즘을 만들면 되기 때문에 기존과는 차원이 다른 보안 알고리즘을 사용할 가능성이 남아있다. 게다가 현재 제안된 알고리즘들 중 격자 기반(lattice based) 암호계는 아직 양자컴퓨터로 해결할 알고리즘은 없다.[17] 따라서 양자컴퓨터가 실용화된다면, 그리고 그때까지 격자 기반 알고리즘을 양자컴퓨터로 해결할 알고리즘이 개발되지 않는다면, 격자 기반 알고리즘이 공개키 암호계의 대세를 차지하게 될 가능성도 있다. 그 외에도 AES와 같은 블록 암호들 역시 아직 양자컴퓨터로 깨뜨릴 알고리즘이 나오지 않았으므로 현재로서는 '양자컴퓨터가 급격히 실용화되더라도' 안전하다고 볼 수 있을 것이다. 결정적으로 폰 노이만 구조의 한계를 그대로 답습하고 있는 한, 모든 NP문제를 P 시간에 풀 수 있을 거라고 장담할 수도 없다.양자 겹침과 얽힘 현상을 충분히 유지시킬 수 있다면, 큐비트 전송은 이론적[18]#으로는 무적의 전송기술이 된다. 외부에서 큐비트 정보에 접촉했을 때, 큐비트들은 큐비트의 성질을 잃어 전자적 상태로 돌아간다.(0 또는 1이 된다.)그럼 전송은 어떻게 해 이것을 수송신자는 바로 알아차릴 수 있으며, 그 정보를 수정/폐기하고 침입자를 제거하는 것으로 보안성을 크게 높인다. 침입자도 1회의 침입으로는 정보를 알아낼 수 없기에, 헛수고가 되는 신뢰성 높은 보안방식이다.양자 컴퓨터 자체와는 큰 관련이 없지만 양자를 보안에 활용하는 기술은 이미 상용화되어 쓰이고 있다. 주로 통신망이나 서버망에 사용되는데, 양자의 무작위성을 이용해서 예측 불가능하고 패턴이 없는 난수를 생성하여 개인정보나 금융거래 정보 등이 담긴 통신을 할 때 사용된다. 해당 기기가 통신사에서 금융거래할때나 쓰는 등 B2B[19]에서만 사용되고 B2C[20]에서 쓰이는 일은 없었는데 갤럭시 A 퀀텀이 SKT와 삼성이 함께 개발한 2.5x2.5mm 규격의 초소형 저전력 칩셋을 탑재한 채로 출시하면서 개인 기기에서의 상용화가 실현되었다. 기존 고전 컴퓨터의 난수생성 알고리즘이 생성하는 난수는 순수한 난수가 아닌 의사난수에 불과한데 해당 칩은 양자의 불확정성을 이용하기 때문에 패턴이 없는 순수한 난수를 생성할 수 있다. 이렇게 해당 칩에서 생성된 순수 난수를 사용하여 정보 통신을 할 경우 현재 기술로는 해킹이 불가능하다는 장점을 가진다.[21]이와 관련해서 비트코인 등의 암호화폐가 양자컴퓨터가 대중화될 시 보안에 취약하게 될 것이라는 우려가 나타나고 있다.

학문 / 전기·전자

22.12.14

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