국내연구진 도청 걱정없는 '양자직접통신' 구현 성공

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)은 국가보안기술연구소(NSR)와 공동연구를 통해 '양자직접통신' 기술을 개발하고 구현에도 성공했다고 3일 밝혔다.
 
양자통신 기술은 더이상 쪼개지지 않는 빛의 최소 단위인 광자에 정보를 실어 보내는 통신 방식으로 도청자가 정보를 가로채는 것이 불가능하다.

양자직접통신은 암호와 메시지를 분리하지 않고 비밀 메시지를 양자채널을 통해 직접 전달할 수 있는 장점이 있다.

기존 양자통신 기술은 광자 수준으로 세기가 약한 레이저 펄스를 이용해 발신자와 수신자 사이에 무작위의 암호를 나눠 갖는 과정을 거친다.

최근 상용화 단계에 이른 '양자키분배' 기술은 두 사용자가 비밀키를 나눠 갖고 별도의 메시지를 전송해야 하므로 사용자가 늘어날수록 대량의 비밀키를 관리해야 하는 어려움이 있다.

하지만 양자직접통신은 비밀 메시지를 직접 보내도록 설계돼 있어 사용자 증가에 따른 비밀키 관리 문제가 생기지 않는다.

이를 위해서는 단일광자를 만드는 광원·검출기·채널 제어·프로토콜 설계 및 검증을 위한 새로운 기술이 요구되고 실제 적용과정에서는 낮은 광검출 효율이나 광손실·광신호 왜곡을 보상해줄 수 있는 기술 개발이 필요하다.

이번에 KRISS와 NSR 연구진은 공동연구를 통해 단일광자 제작 및 검출기술, 왜곡보상 기술 등을 개발하고 약 20㎞에 이르는 국가용 양자암호 시험통신망(KRISS-KISTI-NSR)에서 양자직접통신 기술을 구현하는 데 성공했다.

KRISS 연구진은 양자통신 구현을 위한 단일광자 광원과 측정 장비를, NSR 연구진은 시스템 구축 및 통신망 구현을 맡았다. 양자직접통신 발신부는 KRISS, 수신부는 NSR에 각 설치됐다.

실험에서는 수백 ㎐(헤르츠)의 보안정보가 전송됐으며 통신 보안성의 척도인 양자비트에러율(QBER)은 기존 양자키분배 방식과 비슷한 수준인 3~6%로 측정됐다.

특히 두 기관은 기술구현과 함께 양자 시뮬레이터에 관한 공동연구를 통해 원자를 이용한 양자정보처리 기술, 초전도 단일광자 검출기 제작 기술, 실제 통신망에서 인터넷과 연동된 양자통신 구현 기술 등을 확보했다.

이번 연구 완성을 위해 개발된 요소기술은 국제학술지 옵틱스 익스프레스(Optics Express, IF: 3.669)와 메트롤로지아(Metrologia, IF: 3.447) 등에 게재됐으며, 국내 및 국외 특허 6건을 확보했다.

KRISS 박희수 양자기술연구소장은 "우리 기술로는 최초로 첨단 양자통신 기술을 구현해낸 것은 기관 간 원활한 융합연구가 이뤄졌기에 가능했던 일"이라며 "이번 성과는 양자통신 요소기술뿐만 아니라 양자컴퓨팅 기술 개발을 위한 시금석이 될 것"이라고 기대감을 보였다.


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