과연 양자 컴퓨터의 등장으로 보안 시스템은 위기를 맞이할까요?

Question

기업 구글의 연구팀이 세계 최초로 '양자 우위'를 선언하면서 양자 컴퓨터에 대한 국내외의 관심이 폭증했습니다. 양자 우위는 이론상 존재할 수 있는 가장 강력한 슈퍼 컴퓨터 성능을 양자 컴퓨터가 뛰어 넘는 순간을 이르는 말입니다. 즉 구글은 현재까지 개발됐고, 또 앞으로 개발될 모든 일반 컴퓨터보다 더 강력한 연산 장치를 만들어냈다고 주장한 셈입니다.

하지만 이 소식을 접한 일부 과학자들은 우려를 드러내기도 했습니다. 양자 컴퓨터의 계산 성능이 너무 뛰어나서, 전 세계 암호화 기술이 일시에 무력화돼 경제·사회적으로 큰 혼란을 초래할 수도 있다는 겁니다.

그렇다면 양자 컴퓨터가 대체 무엇이길래 이렇게 강력할까요? 과연 양자 컴퓨터의 등장으로 보안 시스템은 위기를 맞이할까요?

위기라면 그 대응책은 무엇이라고 생각합니까

정확한 답변 부탁합니다

Answer 1

안녕하세요, 양자 컴퓨터를 이해 하려면 양자 역학에 대해 어느 정도 알아야 합니다. 먼저 양자 세계에서는 우리가 관찰하기 전에는 확정할 수가 없습니다. 예를 들면 1가지 비트가 있다고 가정합니다. 일반 컴퓨터에서는 관찰하기도 전에 이 비트는 0 또는 1로 표현됩니다. 그런데 양자 컴퓨터의 세계에서는 관찰하기 전까지 비트는 0, 1 모두 공존한 상태 입니다. 그리고, 양자 컴퓨터에서는 비트라 표현하지 않고 큐비트라고 표현합니다.

만약에 2 큐비트로 된 영자 컴퓨터가 만들어 졌다고 가정 하면, 이 양자 컴퓨터는 00/01/10/11를 동시에 가질 수 있고, 이들을 가지고 연산을 동시에 할 수 있습니다. 따라서 더 많은 연산을 더 빠르게 할 수 있게 되는 것입니다.

그런데 보안 시스템에서 많이 사용되는 암호 체계는 소인수를 대상으로 많이 합니다. 즉 특정 숫자를 주고, 소인수 분해를 하는 문제입니다. 그런데 그 특정 숫자가 어마어마하게 크면 소인수 분해하는 시간이 너무 크기 때문에 일반 컴퓨터로는 해결하지 못합니다. 하지만 양자 컴퓨터로는 일반 컴퓨터로 해결하지 못한 것들을 해결 할 수도 있습니다. 따라서 소인수 분해와 관련된 암호를 깨트릴 수 있게 되는 것입니다.

하지만 수학자들은 이런 위험을 이미 알고 있고, 이에 대한 대비책으로 양자 암호라는 것을 연구/개발을 하고 있습니다. 이 양자 암호는 양자 컴퓨터가 나오더라도 이 양자 암호를 꺠트리기에는 여전히 시간이 오래 걸리게 하는 특성을 가지게 끔 설계하고 있습니다. 대표적인 양자 암호에는 격자 코드를 이용한 방법등이 있습니다.

먼 미래에는 양자 컴퓨터가 개발 되어, 지금의 컴퓨터 처럼 사용될 지도 모릅니다. 하지만 이에 대응하여 암호 체계 또한 같이 발전할 것입니다. 종래에는 아무런 문제가 발생하지 않을 것이라고 생각합니다. 만약 암호 체계가 발전되지 않는다면 은행권 시스템이 붕괴 될 가능성이 높습니다. 왜냐하면 대부분 암호를 뚫을 수 있게 되기 때문입니다. 하지만 그런 일이 안 일어나도록 많은 사람들이 연구/개발 중이기 때문에 걱정하지 않으셔도 됩니다.

감사합니다.

Answer 2

양자 컴퓨터 저도 관심이 있어서 이것저것 찾아보기는 했는데요...

양자 컴퓨터 양자학 등등 유튜브 동영상 나무 위키 등등을 위주로 봤는데요

이것이 이해가 될것 같기도 하고 어떻게 보면 저게 말이 되나... 라는 생각이 듭니다.

블록체인의 암호는 SHA-256알고리즘을 사용하고 있습니다.

이 알고리즘은 현재의 컴퓨터에서는 해독하는데 굉장이 오래 걸리는 구조의 암호 알고리즘입니다. (못푸는 것은 아닙니다. 단지 시간이 몇달에서 몇십년이 걸릴 뿐입니다.)

양자 컴퓨터는 관측을 하는 시점에 값이 정해진다고 합니다.

이게 저도 잘 이해가 안되지만 양자학에서는 그렇다고 합니다 ;;;

그러다보니 복잡한 알고리즘도 관측하는 시점에 값이 나오다 보니 쉽게 깨진다고 합니다.

단, 그 값이 정확하지 않을 수 있다는 문제로 인해 상용화가 어려운 부분입니다. (개발은 되었지만 정확도를 개선하고 있다고 합니다.)

이러한 이유로 블록체인이 해킹될수 있기 때문에 양자컴퓨터가 상용화가 된다면 그에 맞춰서 블록체인도 하드포크같은 방법으로 암호화 알고리즘이 변경될 것입니다.

보안은 항상 창과 방패의 싸움이라 뚤리면 또 막고 막히면 또 뚤려는 노력을 하기 때문에 양자 컴퓨터에 맞는 암호 알고리즘이 나오면 그것을 적용하게 될것입니다.

Answer 3

안녕하세요 양자 컴퓨팅이 사용화 되기에는 아직도 갈길이 너무나도 멉니다.

최초의 양자 컴퓨터도 아직은 양자역학이 가진 그 불완전성에 대해서 제어조차도 쉽지 않은 상황이고 말이죠

또한 핵심적으로 양자컴퓨팅이 만에 하나 해킹에 이용될 수 있을정도로 가격이 낮아지게 된다면 블록체인의 기술에도 양자역학이 도입되지 않는 다는 보장은 없지요 연산기술이 발달하면 그만큼 암호화기술도 발달하면 되는 겁니다.

어쨌거나 양자역학이 일반적으로 개인이 사용할 정도로 상용화되기에는 갈길이 매우 멀기 때문에 벌써부터 지레짐작 걱정할 이유는 없어보입니다.

Answer 4

안녕하세요~! 아하(Aha) 블록체인 지식답변자 다라닝입니다.

질문하신 내용에 대하여 아래와 같이 답변 드립니다.

양자컴퓨터는 지금과 달리 연산능력이 어마어마하게 빨라진것을 보여줍니다.

그렇다보니 평소라면 연산하는 시간대비 풀어야할 난제가 많아 보안을 뚫기 어렵지만 그 시간을 단축시켜주게 됩니다.

블록체인은 암호화된 난수를 풀기 연산으로 풀어내는데 한계가 있어 보안에서 강력한데 양자컴퓨터가 빠른 연산속도로 해결해버린다면 보기좋게 문제를 해결하게 되는 것이죠.

다만, 현재 이 양자컴퓨터로도 뚫을수 없는 양자저항을 갖춘 대비 암호화폐들도 등장하고 있기 때문에 보안에 큰 위기는 없을거라 기대됩니다!

부족하지만 도움이 되셨기를 바라며 추가적인 문의가 필요하시면 답변 부탁드려요!