현재 장치보다 1,000배 더 작은 새로운 양자 칩 (KISTI)

싱가포르 난양기술대학(Nanyang Technological University)과 싱가포르 국립대학(National University of Singapore)의 연구진은 현재의 양자 장치보다 1,000배 더 작은 양자 통신 칩을 개발했다. ATM에서 현금 인출을 하는 것부터 스마트폰을 이용한 온라인 상품 구매까지 대부분의 주요 보안 표준은 양자 기술을 활용하지 않고 있다. 따라서 개인 식별 번호(PIN) 또는 암호의 전송을 가로챌 수 있어서 보안상의 위험이 존재한다.

이번에 개발된 양자 칩은 크기가 약 3 mm 정도이고, 양자 통신 알고리즘을 사용해서 기존 표준에 비해 향상된 보안을 제공한다. 전달되는 정보 속에 암호를 통합함으로써 안전한 양자 키(quantum key)를 형성한다. 정보가 수신되면 키와 함께 정보가 파괴되어 매우 안전한 통신 형식을 가진다.

현재의 양자 통신 설정보다 1,000배 더 적은 공간이 필요하다. 이것은 스마트폰, 태블릿, 스마트 시계와 같은 소형 장치에 적용될 수 있다는 것을 의미한다. 또한 온라인 거래 및 전자 통신을 위한 더 나은 암호화 방법을 개발하는데 새로운 토대를 마련할 것이다.

오늘날 많은 데이터가 디지털 방식으로 저장되고 통신되기 때문에 사이버 보안이 매우 중요하다. 거의 모든 디지털 플랫폼에는 사용자가 암호를 입력해야 한다. 생체 데이터와 같은 경우에도 데이터를 도청하거나 해독할 수 있다. 양자 기술은 암호와 정보를 메시지 내에 통합하고 양자 키를 형성함으로써 이런 위험을 해결할 수 있다.

삼성, 구글, IBM 등의 세계 최대의 회사들은 상상할 수 없는 속도로 컴퓨팅을 할 수 있는 양자 슈퍼컴퓨터를 개발하려고 노력하고 있다. 양자 기술의 가장 기대되는 강점 중의 하나는 비밀 통신 기술인 암호화에 있다.

정보를 전달하는 양자 채널에는 암호화된 데이터에 통합된 보안 프로토콜이 존재한다. 각 채널은 고유하기 때문에 전송 중에 정보가 유출되는 위험을 줄이거나 없앨 수 있다. 간단하게 말해, 양자 기술은 “클래식 채널(classical channel)”에서 필요한 암호 또는 생체 데이터의 추가적인 전송이 필요하지 않다. 이것은 정보 유출 또는 깨짐이 없기 때문에 매우 안전한 암호화를 가능하게 한다.

이번에 개발된 양자 통신 칩은 실리콘과 같은 표준 산업 재료를 사용하기 때문에 비용 효율적이고 제조가 용이하다.

이런 양자 통신 칩은 통신 보안에 새로운 지평을 열어줄 것이고, 우리가 양자 컴퓨터 및 양자 통신에 한 걸음 더 다가갈 수 있게 할 것이다. 향후 연구는 기존의 광 통신 시스템과 양자 통신 시스템을 결합시킨 하이브리드 네트워크를 개발하는 것이 될 것이다.