최초 양자 컴퓨터 구현에 20년이 걸리더라도 암호화 침해 대비가 늦었다는 지적이 나왔다.

진정한 양자 컴퓨터가 언제 도래할지는 불확실하지만 암호화 파괴로 악의적 행위자가 군사기관 정보를 포함해 통신 및 데이터를 감시하거나 중요한 인프라 및 시설에 대한 비정규 접근 권한을 얻을 수 있다는 우려다.

영국 양자보안업체 ‘포스트 퀀텀(Post-Quantum)’ 안데르센 쳉(Andersen Cheng)은 “암호화를 위해서는 실험실 조건에서 작동하는 양자 컴퓨터 한 대만 있으면 된다”며 “많은 국가가 양자 컴퓨터를 만들고 있으며 암호화 뚫기 위해 작동하는 동력만 있으면 된다”고 FT인터뷰에서 말했다.

이어 그는 “공개적으로 사람들은 상용 양자 컴퓨터를 처음 사용할 때까지 10~20 년이 걸릴 것이라고 말한다. 사이버 보안 영역에서는 5~10년 정도 더 걸릴 것이라고 말하지만 정보 커뮤니티는…양자 컴퓨터가 생각보다 훨씬 일찍 도착할 것이라고 믿는다”고 덧붙였다.

미국 국가안보국(NSA)과 표준기술연구소(NISR), 영국 통신본부 등은 양자 컴퓨터 이후 보안 문제 해결에 노력하고 있다. 양자 내성 암호화를 구축하기 위해 동시 처리 능력이 유리하지 않은 문제 범주를 찾는다.

차세대 양자 컴퓨터의 암호화 침해 대비가 늦었다는 우려도 제기됐다.

영국 버밍엄대(Birmingham university) 컴퓨터과학부 크리스토프 프티트(Christophe Petit)는 “첫 번째 양자 컴퓨터가 20 년 동안 등장하지 않더라도 우리는 이미 늦었다”며 “양자 컴퓨터가 도래하면 오늘날 사용하고 있는 모든 암호화는 끝날 것”이라고 영국 파이넨셜타임즈 인터뷰에서 말했다.

그는 버밍엄대 보안 및 개인 정보보호 연구 그룹에 참여 중이며, 옥스포드 수학 연구소(Oxford’s Mathematical Institute) 암호화 그룹 창립을 도왔다.

양자 컴퓨터는 고전 컴퓨터로는 한계가 있는 인수분해 등 문제를 쉽게 해결할 수 있다. 양자 컴퓨터의 킬러 애플리케이션(killer application)으로 불리는 쇼어 알고리즘(Shor’s algorithm)은 소인수 분해를 빠르게 처리할 수 있는 양자 알고리즘이다. 이 알고리즘을 이용하면 공개키 암호 방식을 쉽게 깰 수 있다.

기존 RSA암호*의 경우, 매우 큰 두 개의 소수를 곱한 값을 공개키를 사용한다. 이와 같은 방식이 안전한 이유는 이를 빠른 시간 안에 효율적으로 소인수 분해하는 알고리즘이 지금까지 발견되지 않았기 때문이다. 그러나 쇼어 알고리즘을 충분히 큰 수에 대해서 적용할 수 있는 양자 기계가 만들어지면, 공개키 암호 방식은 모두 무용지물이 된다.

한편, 지난 10월 구글은 고전적인 슈퍼 컴퓨터의 성능을 뛰어 넘어 “양자 우위(quantum supremacy)”를 달성했다고 발표했다. 구글 퀀텀AI 연구그룹은 개발한 시카모어(Sycamore) 양자 프로세서가 200초 만에 세계 최고의 슈퍼 컴퓨터로 10,000년이 걸리는 작업을 수행했다고 주장했다.

동시에 두 상태에 있을 수 있는 아원자 입자의 기이한 행동을 이용하는 양자 컴퓨터는 과학, 의약학 연구, 금융 등 최적화와 상호성 비교가 필요한 작업에 유용한 기술이 될 수 있다. 모든 옵션 중에서 최상의 경로 또는 선택을 찾는 작업에 효율적이다.

*RSA암호

RSA는 공개키 암호시스템의 하나로, 암호화뿐만 아니라 전자서명이 가능한 최초의 알고리즘으로 알려져 있다. RSA가 갖는 전자서명 기능은 인증을 요구하는 전자 상거래 등에 RSA의 광범위한 활용을 가능하게 했다.

1978년 로널드 라이베스트(Ron Rivest), 아디 샤미르(Adi Shamir), 레너드 애들먼(Leonard Adleman)의 연구에 의해 체계화됐다. RSA라는 이름은 이들 3명의 이름 앞글자를 딴 것. 이 세 발명자는 이 공로로 2002년 튜링상을 수상했다.

RSA 암호체계의 안정성은 큰 숫자를 소인수 분해하는 것이 어렵다는 것에 기반을 두고 있다. 그러므로 큰 수의 소인수 분해를 획기적으로 빠르게 할 수 있는 알고리즘이 발견된다면 이 암호 체계는 가치가 떨어질 것이다. 1993년 피터 쇼어는 쇼어 알고리즘을 발표, 양자 컴퓨터를 이용해 임의의 정수를 다항 시간 안에 소인수 분해하는 방법을 발표했다. 따라서 양자 컴퓨터가 본격적으로 실용화되면 RSA 알고리즘은 무용지물이 된다.