[수원=뉴시스] 변근아 기자 = 아주대 공동 연구팀이 2단계 양자 시스템을 활용한 물리적 난수(亂數) 발생 장치를 개발했다고 4일 밝혔다.

난수란 정의된 범위 안에서 다음에 나올 수를 예측할 수 없도록 무작위로 만들어진 수를 말한다. 암호화, 보안, 시뮬레이션, 게임 등 다양한 분야에서 예측할 수 없는 값을 만들어내는 데 꼭 필요한 기술이며, 난수 데이터는 인공지능(AI) 머신러닝을 위한 빅데이터 학습에 매우 중요하게 활용된다.

특히 물리적 난수 발생기는 근본적으로 예측이나 해킹할 수 없어 더 높은 수준의 보안과 신뢰성을 제공한다.

그러나 이는 외부 환경에 영향을 받는 전하 트램핑 현상을 이용해 매우 불안정하고 장시간 안정된 이산신호를 유지하는 데 어려움이 있다는 단점을 가지고 있다.

이에 이형우 아주대 교수(물리학과·대학원 에너지시스템학과)는 가천대, 인하대, 미국 사우스다코아 광산기술대학, KAIST 연구팀과 2단계 양자 시스템 TLQS를 새롭게 제안했다.

결함을 의도적으로 공존시켜 상호작용을 유도하고, 이를 통해 터널링 전류의 2단계 요동이 외부 변인으로부터 받는 간섭을 최소화한 것이다.

연구팀은 또 이러한 2단계 양자 시스템 TLQS 전류 신호의 이산 요동 특성을 활용해 우수한 난수 데이터를 생성할 수 있음을 입증했다.

또 TLQS가 생성한 난수 데이터를 이미지 초해상도 신경망 학습에 적용해 기존 소프트웨어 기반 난수 발생기를 이용한 모델보다 학습 효율을 높였다.

이형우 아주대 교수는 "물질 단위의 기초과학 수준에서 난수 발생 장치 설계 기술을 제안한 연구로, 앞으로 하드웨어 기반 암호 보안이나 인공지능 연산 등 난수 생성기술에 적용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구는 글로벌 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 7월호에 게재됐다.


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