영국서 600km 양자 통신망 구축

영국 과학자들이 600km 이상 안정적인 양자 보안 데이터 전송 프로토 타입을 개발했다.

양자 컴퓨팅(Quantum computing)은 이론적으로 공개 키 암호화 시스템을 해독할 수 있다는 점에서 잠재적 보안 문제로 간주된다.

이번 기술은 양자 키 배포(QKD)를 사용하여 “해킹 불가능한” 정보 스트림을 생성함으로써 이러한 위험을 완화하는 데 사용될 수 있다. 도시바 유럽(Toshiba Europe) 과학자들이 영국 캠브리지 연구실(Cambridge Research Laboratory)에서 연구한 이 기술은 양자 인터넷을 현실화 하는 데 기여한다.

광자는 키 생성을 위해 인코딩되고 전송된다. 스트림이 도청에 의해 중단되는 경우 양자 물리학의 고유한 속성은 발신자에게 이를 즉시 알릴 수 있다.

지금까지 QKD를 달성하는 데 있어 주된 과제는 큐비트 또는 양자 입자의 취약성이었다. 즉, 전송되는 광섬유 케이블이 온도 또는 기타 변화를 경험하는 경우 의도하지 않게 스크램블 될 수 있다.

Toshiba는 이 문제를 해결하기 위해 새로운 “듀얼 밴드”안정화 기술을 사용했다.

연구에 따르면 이것은 긴 광섬유의 위상 변동을 최소화하기 위해 서로 다른 파장에서 두 개의 광학 기준 신호를 보낸다. 첫 번째 파장은 빠르게 변화하는 변동을 상쇄하는 데 사용되는 반면, 광학 큐비트와 동일한 파장의 두 번째 파장은 위상의 미세 조정에 사용된다.

이러한 새로운 기술을 배포한 후 Toshiba는 수백 킬로미터의 광섬유를 통해 전파된 후에도 10 나노 미터의 정밀도로 파장의 일부 내에서 양자 신호의 광학 위상을 일정하게 유지할 수 있음을 발견했다. 이러한 변동을 실시간으로 취소하지 않으면 광섬유는 온도 변화에 따라 팽창 및 수축하여 양자 정보에 잡음을 일으킨다.

이 듀얼 밴드 기술을 사용하여 연구팀은 기존 상용 QKD 시스템 보다 약 3 배 더 긴 거리에서 소위 트윈 필드 QKD를 구현할 수 있었다.

이런 종류의 안전한 정보 교환은 언젠가는 상호 연결된 양자 컴퓨터의 전체 “양자 인터넷”을 지원하는 데 사용될 수 있다. 매우 다양한 잠재적 애플리케이션을 감안할 때 미국, EU 및 중국은 이러한 프로젝트에 막대한 돈을 투자하고 있다.

Toshiba Europe의 Quantum Technology Division 책임자 Andrew Shields는 “QKD는 최근 몇 년간 수도권 네트워크를 보호하는 데 사용됐다. 이 최신 발전은 양자 링크의 최대 범위를 확장하여 신뢰할 수 있는 중간 노드를 사용하지 않고도 국가와 대륙의 도시를 연결할 수 있다. 위성(Satellite) QKD와 함께 구현하면 양자 보안 통신을위한 글로벌 네트워크를 구축할 수 있다”고 말했다.