강력한 양자 컴퓨터가 2~5년 내 현실화하면 비트코인 등 블록체인(Blockchain)을 해킹할 수 있다는 주장이 제기됐다.

고전 컴퓨터로는 블록체인 기반 암호화를 해킹하는 데 극복하기 힘든 어려움이 있는 반면 4000큐비트 이상 확장 가능한 양자 컴퓨터는 이론적으로 몇 초 만에 이를 수행할 수 있다.

미국과 중국 등 세계 각국과 구글(google)과 IBM 등 IT기업들은 현재 막대한 예산과 우수한 인력을 투입해 양자 컴퓨터를 개발하고 있다. 이들이 공개적으로 또는 비밀리에 개발하는 양자 컴퓨터는 수 년 내에 블록체인 암호화를 위협할 수 있다.

양자 컴퓨터는 양자 역학 현상인 양자 얽힘(quantum entanglement) 및 중첩(superposition)을 활용한다. 이론적으로 양자 트랜지스터는 1과 0을 동시에 활용할 수 있어 고전 컴퓨터의 속도를 기하 급수적으로 능가한다.

비트코인은 ECDSA(Elliptical Curve Digital Signature Algorithm)를 사용해 디지털 서명을하고 ‘SHA-256’이라는 암호화 표준을 사용해 체인 블록을 만든다. 무작위로 선택된 개인 키가 이러한 알고리즘을 통해 실행돼 공개키를 생성한다. 그리고 비트코인 프로토콜은 이 해시값을 사용해 공개 비트코인 주소를 만든다.

양자 컴퓨터는 이 연산을 반대로 하고 공개 키에서 개인 키를 도출할 수 있다. 고전 컴퓨터 세계에서 블록체인의 불가침성과 해킹 불가능성 주장과는 달리 원하는 모든 비트코인 지갑에 액세스할 수 있다.

현재 기존 모든 암호화 기법들을 위협하는 두 가지 주요 양자 알고리즘인 글로버(Grover), 쇼어(Shor) 알고리즘이 실용화를 목표로 개발되고 있다.

미국 메릴랜드 소재 ‘메드 사이버시큐리티(Med Cybersecurity)’ CEO 롭 캠벨 (Rob Campbell)은 그로버(Grover)와 쇼어(Shor) 알고리즘을 모두 사용하는 양자 컴퓨터가 다른 모든 것보다 훨씬 빠르게 마이닝을 제거할 수 있으며, 공격자는 자체 블록을 삽입하고 전체 블록체인을 손상시킬 수 있다고 지적했다.

그는 블록체인을 해킹하기 위해서는 최소 4,000 큐비트의 양자 컴퓨터가 필요할 것으로 추정했다.

기존 가장 강력한 양자 컴퓨터는 2019년 10월 구글이 공개한 54큐비트의 양자칩 ‘시카모어(sicamore)’다. 공개적으로 발표된 가장 강력한 양자 컴퓨터 하드웨어다. 양자 클라우드 컴퓨팅을 최초로 선보인 IBM을 비롯해 아마존, MS 등 기업들과 리게티 컴퓨팅(Rigetti Computing), D웨이브(D-Wave) 등 스타트업들도 혁신을 가속화 하고 있다.

양자 컴퓨팅 위협이 비트코인(Bitcoin) 블록체인 암호화를 무력화 하기까지 남은 시간은 시각에 따라 다르다.

스위스 다보스 세계경제포럼(World Economic Forum)에서 구글과 모회사 알파벳 CEO 선다르 피차이 (Sundar Pichai)는 “5년에서 10년 사이에 양자 컴퓨팅은 오늘날 우리가 알고 있는 모든 암호화를 깨뜨릴 것”이라고 말했다.

런던 기반 보안 업체 포스트 퀀텀(Post-Quantum) CEO 엔더슨 쳉(Andersen Cheng)은 비트코인 해킹에 약 2년이 걸릴 수 있다는 증거가 있다고 주장했다.

쳉은 피차이의 5 ~ 10년 예측은 상용 양자 컴퓨터를 기반으로 한다고 말했다. 그는 상용 양자 컴퓨터는 다른 회사에 판매하려면 안정적이고 실용적이어야하지만 정부가 개발하는 양자 컴퓨터의 경우 암호화 크래킹(cracking encryption)을 할 수 있는 한 이런 문제는 중요하지 않을 수 있다고 디크립트(Dycrypt)에서 지적했다.

쳉은 또한 비트코인 코드를 해킹하기 위해 양자 컴퓨터를 특수하게 구축해야 하며 이에 더 오랜 시간이 걸릴 수 있다는 추측을 일축했다. 블록체인 암호화를 해킹할 수 있는 쇼어 알고리즘과 그로버 알고리즘은 이미 존재하기 때문이다. 사람들은 정확히 무엇을 해야할지 알지만, 충분히 강력한 양자 컴퓨터가 없는 상황이다.

한편, 미국 NIST(National Institute for Standards and Technology) 등은 양자 안전(quantum-secure)한 양자 이후 암호화 알고리즘 개발을 위해 경쟁 중이다. 양자 컴퓨터에 탄력적인 블록체인 알고리즘이 가능할 지 여부는 추후 알 수 있을 전망이다.