마블 영화 중 <앤트맨> 보셨나요? 앤트맨은 극 중 세계에서 가장 작은 히어로로, 양자역학의 특징을 착안하여 만들어졌는데요. 신체 크기를 자유자재로 늘렸다 줄이면서 적과 싸우고, 양자 영역에 갇혀 영원히 사라진 줄만 알았던 캐릭터와 소통하기도 합니다.

앤트맨의 탄생 배경에 활용된 ‘양자역학’은 눈에 보이지 않는 원자들의 세계, 아주 작은 세계의 운동법칙에 대한 이론인데요. 양자역학을 활용한 영화 속 스토리가 현재 과학의 발전으로 양자의 성질을 이용한 양자컴퓨터가 개발되기에 이르렀습니다.

‘양자’의 중요한 특성: 양자 중첩 & 양자 얽힘 

양자컴퓨터에 대해 알아보기에 앞서, ‘양자’를 먼저 이해하면 좋을 것 같은데요. 양자는 물리량의 최소 단위를 말합니다. 양자역학의 미시세계는 우리에게 익숙한 거시세계와는 다른 특성을 지니고 있으며, 그 중 가장 중요한 특성은 양자 중첩과 양자 얽힘인데요.

‘양자 중첩’이란 어떤 사건이 관측되기 전까지는 상태가 하나로 결정되지 않고 여러 상태가 공존하는 것을 말하고, ‘양자 얽힘’이란 둘 이상의 입자가 공간적으로 떨어져 있어도 상호작용하기 때문에 한쪽의 상태가 결정되면 반대쪽의 상태도 바뀌게 되는 것을 말합니다.

슈퍼컴퓨터보다 뛰어난 ‘양자컴퓨터’ 

그렇다면 ‘양자컴퓨터’란 무엇일까요? 양자컴퓨터란, 양자역학의 원리에 따라 작동되는 미래형 첨단 컴퓨터를 일컫는데요. 원자를 기억소자*로 활용하여 슈퍼컴퓨터의 한계를 뛰어 넘는 첨단 미래형 컴퓨터입니다. 

일반 컴퓨터에서 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 기존의 컴퓨터는 0 또는 1로 정보를 표현하는 ‘비트(bit)’를 사용하는데요. 이 상태에서는 기본적으로 한 번에 한 단계씩의 계산만 가능합니다. 반면 양자컴퓨터는 양자의 특성인 ‘중첩’과 ‘얽힘’을 활용하여 0이면서 동시에 1이 될 수 있는 ‘큐비트(Qubit)’를 사용하는데요. 모두 가능한 상태가 중첩되어 얽힌 상태를 이용해 기존의 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 복잡한 연산이 가능합니다.

양자컴퓨터는 빠른 속도로 연산을 수행해 산업의 엄청난 혁신을 가져올 수 있는 반면에 악용될 경우 국가 전체를 위협하는 사이버 해킹 문제를 야기할 가능성이 있는데요. 따라서 양자컴퓨터의 발전을 위해서는 양자컴퓨터를 안전하게 보안할 수 있는 기술이 필요합니다. 

* 기억소자: 기억 장치의 가장 최소 단위

양자를 암호키로 활용한 ‘양자암호통신’ 

‘양자암호통신’은 양자 기술에 기반을 둔 차세대 보안 기술인데요. 현재 사용하고 있는 기존 통신망은 디지털 신호 0과 1을 구분해 데이터를 주고 받으며 보안을 위해 암호키를 사용하고 있습니다. 따라서 암호키가 유출되면 사이버 해킹이 이루어질 수 있는 구조인데요. 

반면에 양자암호통신은 양자를 암호키로 활용하여 매번 다른 암호키를 이용해 0과 1또는 0과 1의 중첩된 값을 생성합니다. 전송할 정보와 함께 암호화키를 보낼 때, 누군가가 무단으로 정보를 보려고 하면 양자의 상태가 변하면서 암호키로 사용할 수 없게 되는 성질을 이용한 것이죠.

양자암호통신은 해킹이 불가능해서 보안이 뛰어나다는 장점을 가지고 있기 때문에 이동통신 3사는 금융, 의료, 스마트폰 등의 서비스 보안을 확보하기 위한 방안으로 양자암호통신 기술 개발에 눈독을 들이고 있습니다. 이동통신 3사의 양자암호통신 기술 개발현황에 대해 알아볼까요?

이동통신 3사 ‘양자암호통신’에 주목하다 

SK텔레콤은 2011년부터 양자보안 산업에 뛰어들면서 지난 2018년 양자암호통신 기업 1위 IDQ를 인수하였는데요. IDQ를 기반으로 유럽과 북미, 아시아 지역 주요 국가 통신, 금융, 공공 망에서 양자암호통신 이용 사례를 만들어내고 있습니다.

SK텔레콤은 지난 2월28일 개최된 모바일월드콩그레스(MWC) 2022에서 양자암호의 글로벌 진출을 본격화하겠다고 밝히면서 양자암호통신 분야에서 글로벌 최상위권 기업이 되겠다는 목표를 제시했습니다.

KT는 양자암호통신 전용회선 상품화를 위해 SLA(서비스 품질 협약) 기준에 적용 가능한 서비스 품질 파라미터를 세계 최초로 개발하였는데요. 이 기술은 ITU-T 국제표준화 승인 및 구현을 완료했습니다.

또한 KT는 20kbps 속도의 고속 양자암호통신과 양자암호 네트워크를 중앙에서 통합 감시하고 제어할 수 있는 소프트웨어 정의 기반 자동화솔루션을 개발하였는데요. 앞으로도 양자암호 표준 개발에 집중하여 다양한 응용 서비스도 계속 개발할 예정이라고 밝혔습니다.

LG유플러스는 지난 2020년 크립토랩, 코위버와 함께 광전송장비(ROADM)에 장착되는 양자내성암호 암호화모듈을 세계 최초로 개발하였는데요. 이후 정부의 2차 뉴딜과제 중 양자암호통신 시범 인프라 구축 및 운영 사업에 참여해 양자내성암호 서비스의 검증을 마무리했습니다.

LG유플러스는 올 상반기 중 기업용 양자내성암호 전용회선 서비스를 정식 출시할 예정이며, 양자보안을 강화한 신규 서비스 또한 연내 선보일 계획이라고 밝혔습니다.

양자를 활용한 양자컴퓨터가 발전하면서 양자통신암호에 대한 관심도 높아졌는데요. 이동통신 3사는 양자통신암호 관련 기술 개발에 속도를 높이고 있습니다. 보안이 중요한 관제로 떠오르면서 양자통신암호 개발은 필수적으로 보여지는데요. 앞으로도 끊임 없는 연구와 개발 그리고 좋은 성과로 IT 강국의 면모를 보여주기를 바랍니다.

www.ehostidc.co.kr ( 이호스트ICT )