양자컴퓨터의 암호화 시스템

Quantum 컴퓨터로부터 데이터를 보호하는 새로운 암호화 시스템

컴퓨터는 양자 컴퓨팅이 가까워질수록 민감한 정보를 보호하는 방법을 성공적으로 실행하고 있습니다. 전문가들은 양자 컴퓨터가 기능을 갖추게 되면 기존 컴퓨터보다 기하급수적으로 빠른 계산을 수행하여, 온라인 뱅킹 기록부터 하드 드라이브의 개인 문서에 이르기까지 데이터를 보호하고 있는 암호화를 파괴할 수 있다고 경고했습니다. 그렇기 때문에 국립 표준 기술 연구소는 포스트 퀀텀 시대를 대비하기 위해 연구를 추진하고 있습니다. 가장 최근에 IBM은 퀀텀 프루프 암호화 방법을 성공적으로 시연했습니다. 안전한 메시지를 온라인으로 보내거나 컴퓨터에서 파일을 암호화하기 위해 대부분의 최신 시스템은 비대칭 또는 공개 키 암호화를 사용합니다. 이 기술을 사용하면 모든 사람이 액세스 할 수 있는 소위 공개 키로 데이터를 인코딩합니다. 이 정보를 해독하려면 사용자만 알고 있는 개인 키가 필요합니다. 이 시스템의 두 부분의 암호화를 모두 키라고 부르지 만 공개 키는 슬롯 잠금장치와 비슷합니다. 누구나 비밀 메시지를 넣거나 암호화할 수 있지만 개인 키 소유자만 마룻보의 잠금을 해제하거나 메시지를 해독할 수 있습니다. 이러한 구성은 잠금장치가 해제된 잠금 상자와 유사한 대칭 시스템이며 이러한 비대칭 암호화는 시스템을 보다 안전하게 만듭니다. 보안은 상자를 숨기도록 하는 데 존재 가치가 있다고 봐야 되겠지요. 메시지를 전달할 수 있는 사람도 내용에 액세스 할 수 있기 때문에 대칭 암호화를 보다 복잡한 대체 암호 버전으로 강화를 해야 합니다. 알파벳의 각 문자를 3자리씩 앞 뒤로 이동하여 메시지를 인코딩하면 각 문자를 3자리씩 뒤로 이동하여 코드를 해독할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 코드를 배치하는 방법을 알고 있는 사람은 누구나 리버스 엔지니어링 할 수 있습니다. 반대로 공개 키 암호화는 수학 알고리즘을 사용하여 훨씬 더 복잡한 키를 생성하므로 코드를 원래대로 되돌릴 수 없습니다. 다른 공개 키 시스템은 적용하기 쉽지만 리버스 엔지니어링이 어려운 수학적 문제를 기반으로 하는 한 다른 알고리즘을 활용할 수 있습니다. 예를 들어 모든 컴퓨터는 두 개의 큰 소수를 곱할 수 있지만 결과를 고려하는 것은 거의 불가능합니다. IBM Research Zurich의 양자 안전 암호화 연구원 인 Vadim Lyubashevsky는 암호화는 현재 일반 컴퓨터로는 해결할 수 없을 만큼 많은 문제점을 내포하고 있습니다. 그러나 이러한 암호화 알고리즘은 대형 소수 두 개를 곱하는 것에 의존하는 암호화 알고리즘 포함하여 원래 수십 년 전부터 연구되어 왔습니다. 지난 연구의 고전 알고리즘보다 성능이 우수한 양자 알고리즘을 개발하기 전에 개발되었습니다. Lyubashevsky는 이와 같이 퀀텀 컴퓨터는 1980년대에 암호화를 구축 한 기존의 암호화 문제를 기존 컴퓨터보다 기하급수적으로 빠르게 해결할 수 있습니다. 그러나 양자 알고리즘이 아직 해결하지 못한 방정식은 여전히 있습니다. 사람들은 양자 컴퓨터가 단순히 일반 컴퓨터의 속도 향상 정도라고 생각합니다. 물론 일반 컴퓨터가 할 수 있는 모든 것을 할 수 있으며 처리 속도 또한 매우 빠릅니다. 지금까지 알고 있는 4가지 유형의 알고리즘은 상당히 제한적이며 기존 컴퓨터보다 더 빠르게 수행할 수 있습니다. 그러나 불행히도 이 제한된 세트만으로도 현재 암호화 인프라를 어느 정도 위협할 수 있습니다. 특히, 쇼어 알고리즘이라는 양자 기술은 기존의 기계보다 기하급수적으로 빠른 숫자를 처리할 수 있습니다. 이 능력은 양자 컴퓨터에 널리 사용되는 데이터 암호화 방법 인 RSA와 같은 시스템을 크랙 할 수도 있습니다. Lyubashevsky와 그의 동료를 포함한 연구팀은 양자 컴퓨터가 이 위업을 해결하기 위해 보다 안전한 방식으로 양자 컴퓨터가 조작할 수 없는 새로운 암호화 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다. 중국은 2016년 8월 양자 암호를 가진 세계 최초의 양자 위성 묵자호를 발사했습니다. 2017년 사이언스지에 1203km 떨어진 지역에서 양자 얽힘을 이용해 정보를 순간이동시키는 데 성공했다고 발표했습니다. 양자 암호화 표준화도 QKD를 중심으로 진행되고 있습니다. 유럽표준화기구는 2008년부터 QKD 기술 표준화를 추진하고 있으며, 국제표준화기구는 QKD 보호 자산에 의한 핵심 위협 및 QKD 기술에 대한 평가 기준을 CC 관점에서 제공하는 작업을 진행하고 있습니다. 국내에서는 QKD 적용 암호 시스템 보안 요건, 시험 요건, QKD 기술 안전성 확보를 위한 체계적 접근방법 제공을 목적으로 표준화가 진행되고 있습니다. 기존의 암호화 알고리즘과 달리 양자 암호화는 여전히 비용이 많이 들고 다양한 기기에서 구현하기 어렵습니다. 이러한 한계에도 불구하고 컴퓨팅 속도가 아무리 빨라져도 안전성은 장기간 유지될 수 있으며 이론상 양자물리학이 실패하지 않는 한 가장 완벽한 보안기술은 보안체계에 새로운 패러다임을 가져올 것으로 예상됩니다. 4차 산업혁명은 사람과 사물이 연결되는 초연결 사회를 예고합니다. 이러한 사회가 제대로 작동하기 위해서는 상호접속 신뢰성이 무엇보다 중요해지고 이를 보장하는 양자 암호 기술은 4차 산업혁명 시대의 핵심기술로 IoT 등 다양한 분야에서 적용·개발이 기대되고 있습니다.