量子保安폰, 무엇이 다를까

[IT東亞 김동진 記者] 量子컴퓨터 時代가 臨迫할수록 스마트폰 業界는 奔走하다. 2030年 商用化 豫定인 兩者컴퓨터는 只今의 슈퍼컴퓨터라면 1萬 年이 걸릴 計算을 數 秒 만에 處理하는 演算能力을 갖췄다고 評價받는다. 이 때문에 서로 다른 2個의 키를 使用하는 公開키 暗號化 方式의 現 保安 시스템을 쉽게 뚫을 수 있을 것이란 憂慮가 나온다.

스마트폰 하나로 連絡處 同期化부터 數千萬원에 이르는 決濟까지 可能한 超連結 時代를 사는 只今, 保安이 지켜지지 않는다면 莫大한 被害가 發生한다. 通信社와 스마트폰 製造社가 量子컴퓨터 威脅에 對應할 量子保安技術 開發에 奔走한 理由다.

兩者 特性을 活用한 保安 體系, ‘量子保安’

現在 우리가 使用하는 컴퓨터는 情報를 0이나 1로 表現하는 비트(Bit) 單位로 演算하는 反面, 퀀텀(Quantum)이라고도 불리는 量子를 活用한 컴퓨터는 0과 1을 同時에 갖는 큐비트(兩者비트) 單位로 演算한다. 이 때문에 하나의 비트로 處理할 수 있는 情報의 量이 急激히 늘어나 次元이 다른 演算能力을 發揮한다.

이러한 兩者에는 크게 네 가지 特徵이 있다.

0과 1을 同時에 가지고 있는 ‘重疊性’과 0, 1 모두를 同時에 正確하게 測定할 수 없는 ‘不確定性’, 둘 以上의 粒子가 얽혀 있기 때문에 거리에 相關없이 이쪽 粒子의 狀態 變化가 다른 粒子에도 反映되는 ‘얽힘’, 以前 狀態로 復元이 不可能한 ‘非可逆性’이다.

量子保安技術은 言及한 量子의 特性을 反映한 暗號體系라고 할 수 있다. 예컨대 패턴이 없는 亂數를 生成하는 量子亂數生成機와 送信者, 受信者 間 道廳이 不可能한 暗號를 주고받는 兩者 暗號키 分配 等이다.

量子保安폰…무엇이 다른가

旣存 스마트폰에는 컴퓨터가 만든 알고리즘을 活用한 保安技術(類似亂數)李 適用돼 있지만, 兩者컴퓨터의 年産 能力이라면 相互 聯關性을 分析해 類似亂數를 푸는 것이 可能하다. 量子의 特性을 反映한 量子保安폰 開發이 必要한 理由다.

現在 商用化된 量子保安폰 안에는 量子保安技術 中 하나인 量子亂數發生(Quantum Random Number Generator)칩이 搭載돼 있다.

QRNG 칩셋 안에서 LED 광원부가 빛(量子)을 放出하고, 이 빛을 이미지센서가 感知해 디지털 信號로 變換해 亂數를 生成하는 方式이다.

예컨대 칩셋 안에서 發生하는 빛을 하나하나의 알갱이로 表現한다면, 이미지센서는 그 빛이 몇 個의 알갱이인지 探知하는 役割을 한다. 豫測不可能한 理由는 그 빛의 알갱이가 어떤 境遇는 99個, 어떤 境遇는 101個로 그때그때 다르게 나오고, 누구도 미리 알 수 없기 때문이다. 빛이 100個보다 많으면 1, 100個보다 적으면 0으로 認識하는 方式으로 純粹 亂數를 生成하기 때문에 패턴을 把握할 수 없다.

이처럼 量子亂數發生機는 컴퓨터가 만든 알고리즘이 아닌 養子 特性 自體를 하드웨어로 具現한 것이기 때문에 알고리즘이 없다. 따라서 컴퓨터의 알고리즘 패턴을 찾아내는 게 源泉的으로 不可能하다. 패턴이 없는 不規則한 亂數를 生成하는 量子의 特性을 바탕으로 兩者컴퓨터의 演算能力으로부터 個人情報를 지킨다고 볼 수 있다.

2020年, 世界 最初의 量子保安폰 出市

商用化된 世界 最初의 量子保安폰은 SKT와 三星電子가 合作해 2020年 선보인 ‘갤럭시 A 퀀텀’이다. 새끼손톱보다 작은 크기의 칩 (2.5 x 2.5mm) 안에 QRNG 源泉 技術을 담아 스마트폰에 搭載해 量子保安폰을 具現했다.

QRNG 칩을 搭載한 퀀텀폰은 量子保安폰의 出發을 알린 製品이라고 볼 수 있다. QRNG 技術이 兩者컴퓨터가 일으키는 保安 威脅을 遲延시킬 수는 있어도, 完璧히 遮斷할 수는 없기 때문이다.

到來하는 量子컴퓨터 時代를 맞아 보다 進步된 量子保安技術을 스마트폰에 搭載해 데이터를 지키는 것이 關鍵이다. 이와 關聯된 硏究를 스마트폰 製造社와 通信社, 硏究團體 等에서 活潑히 進行하고 있다.

한상욱 韓國科學技術硏究院(KIST) 量子情報硏究團腸은 “스마트폰 保安을 지키기 위한 量子保安技術은 技術的인 難易度 때문에 短期間에 完成할 수는 없지만, 窮極의 保安 通信을 完成하기 위한 核心이라고 할 수 있다”며 “持續的이고 꾸준한 硏究開發을 통해 量子保安技術을 確保해야 한다는 事實은 분명하기 때문에 이에 對한 꾸준한 關心과 硏究者들의 持續的인 努力이 必要한 時點이다”라고 말했다.

글 / 김동진 (kdj@itdonga.com)