최근 내외 과학연구팀은 중국의 "묵자호(墨子號 Micius)" 양자과학실험위성을 공동 이용해 세계상 최초로 얽힌 상태의 천킬로미터급 양자암호키분배(QKD)를 실현했다. 

이 실험성과는 지면 무중단 양자 보안통신의 공간거리를 한 자릿수 더 올렸을 뿐만 아니라 물리원리를 통해 위성이 타인에 의해 통제된 극단적인 상황에서도 여전히 안전한 양자통신을 실현할 수 있도록 확보했다. 따라서 양자보안통신의 현실적 응용에서 중대한 돌파를 가져왔다.    

그럼 오늘은 이와 관련한 화제로 말씀드리겠습니다. 

6월 15일 연구팀은 국제유명학술지 "네이처"에 온라인상으로 해당 연구 논문을 발표했다. 

양자통신은 원리상 무조건적으로 안전한 통신방식을 제공했지만 실험실에서 광범위한 응용으로 발전하려면 두가지 도전을 해결해야 한다. 바로 현실 조건에서의 안전성 문제와 원거리 전송문제이다. 국제학술계는 30여년의 노력을 거쳐 현장의 점(點) 대 점 광케이블 양자암호키분배의 안전거리를 백킬로미터급에 달하게 했다. 현유 기술수준으로 중계신뢰연계점을 사용하면 양자통신의 거리를 효과적으로 확대할 수 있다. 예하면 세계 최초 양자보안통신인 베이징-상해 간선은 32개 중계연계점을 통과했으며 총 길이가 2천킬로미터에 달하는 도시간 광케이블 양자네트웤을 관통했다. 반면 양자과학실험위성 "묵자호"는 자유공간거리를 한층 확대해 7600킬로미터에 달하는 대륙간 거리를 확보했다. 

하지만 비록 신뢰연계점이 전통통신방식으로 전반 선로의 안전 리스크를 유한한 중계연계점 범위로 제한했지만 중계연계점의 안전은 여전히 인위적인 보장을 받아야 한다. 예하면 위성과 지면간 양자암호키분배과정에서 양자위성은 신뢰연계점으로 고객이 발송한 전부의 암호키를 장악하고 있으며 만약 위성이 타인에 의해 통제된다면 정보유출의 리스크가 존재한다. 

중국과학원 원사이며 중국과학기술대학 교수인 반건위(潘建衛)는 원거리 안전 양자통신을 실현하는 최적의 해결방안은 양자중계와 얽힌 상태의 양자암호키분배를 결합시키는 것이라고 말했다. 

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"얽힌 상태의 양자보안통신은 중계기의 원거리 양자통신이 필요 없으며 양자 암호키분배의 궁극적 안전성을 실현할 수 있습니다. 이유는 이 과정에서 단지 '갑'과 '을'간에 얽힘이 발생한다면 중간의 이른바 양자중계는 모두 얽힌 상태의 분배만 담당하며 암호키의 정보를 장악하지 않기 때문입니다. 이런 상황에서 설사 이런 중간지점에 신뢰할 수 없는 설비 조작이 있더라도 '갑'과 '을'이 얽힌 상태의 존재를 확인만 한다면 안전한 암호키를 산생할 수 있습니다."

최근 반건위 원사팀은 중국과학원 상해기술물리연구소 왕건우(王建宇) 연구팀, 소형위성혁신연구원, 광전자테크놀로지연구소 등 해당 연구팀과 연합해 "묵자호"양자과학실험위성을 이용해 세계상 최초로 천킬로미터급 얽힌 상태의 양자암호키분배를 실현했다. 반건위의 말이다. 

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"첫째로 우리는 그 어떤 중계도 필요없는 상황에서 양자암호키분배의 실제 거리를 예전의 100킬로미터에서 1000킬로미터급으로 돌파시켰으며 이번에는 1120킬로미터에 달했습니다. 다른 하나 더 중요한 것은 설사 위성이 타인이 제조한 것이고 신뢰할 수 없더라도 우리 이 프로그램을 사용한다면 산생된 암호키는 안전합니다. 또한 현재 최신 발전을 가져 온 양자 얽힌 소스기술을 결부한다면 이는 실용가치가 있는 것입니다."

해당 연구결과는 이미 6월 15일 국제유명학술지 "네이처"잡지에 발표했다. 이 잡지의 관계자는 이번 연구결과는 혁신적인 실험결과라고 평가했다. 그는 이 연구결과는 현실 조건에서 안전, 원거리 양자보안통신의 중요한 돌파를 가져왔다면서 "이는 궁극적으로 모든 암호학자들이 천년동안 꾼 꿈을 실현하게 될 것"이라고 지적했다. 

번역/편집:이명란
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