양자 통신 및 양자 암호의 개요

손일권
이성훈
박주윤
허준 
한국통신학회
 
[요 약] 정보통신망에서 개인정보의 유출로 인한 사회문제가 최근에 큰 이슈가 되면서 정보통신의 보안 기능이 더욱 주목을 받고 있다. 차세대 통신 기술은 정보의 전송속도나 전송 효율성보다 정보의 보안성에 더 큰 방점이 있을 것이라는 예상도 나오고 있다. 정보보호의 기초는 암호화와 복호화를 통하여 정보가 노출되어도 원래의 정보를 파악 할 수 없도록 만드는 것이며 암호화와 복호화를 위한암호키의생성 및 관리 기술의 발전이 곧 암호 및 정보보안 기술의 발전과 궤를 같이 한다. 본 논문에서는 암호키 관리의 새로운 패러다임으로 최근에 주목을 받고 있는 양자 암호의 원리를 소개하고 이를 바탕으로 양자통신의 미래를 예상한 다. 또한 양자 암호와 양자통신 기술을 뒷받침하는 다양한 양자정보 처리기술의 현황에 대해서도 간략하게 살펴본다.
 
양자통신은 양자상태에 담겨있는 정보를 송신 측에서 수신 측까지 전달하는 과정을 의미하며 이 때 양자상태에 담겨있는 정보는 0 또는 1의 이진 정보일 수도 있고 0 과 1이 중첩되어 있는 정보일 수도 있다. 특히 0 과 1 의 이진정보를 양자상태에 실어서 보내는 양자통신의 경우에 전송되는 이진정보를 누군가가 도청하게 되면 수신자는 즉각 도청자의 존재를 인식하게 되고 따라서 통신을 중단한 후 상황에 알맞은 대처를 하게 된다. 이러한 특성을 암호키 전송에 응용한 것이 양자암호이며 암호화와 복호화를 위한 암호키를 송신자와 수신자가 나누어 가지게 된다는 의미에서 양자암호키분배 즉 QKD(Quantum Key distribution) 이라고 부른다. 넓은 의미에서의 양자 통신은 0과 1이 중첩되어 있는 양자상태를 송신부에서 수신부로 전송하는 모든 기술을 일컫는다. 하지만 암호키를 비롯하여 현재 우리가 정보의 형태로 인식하는 영상, 음성, 문자 등은 모두 이진정보로 표현되므로 현대 통신에서 0과1의 중첩상태가 의미 있는 정보로 인식되는 경우는 매우제한적이기 때문에 현재까지는 양자 통신이 좁은 의미로써 양자 암호와 동일한 의미로 사용되고 있다. 본 논문에서는 양자통신의 두 가지 경우를 모두 다루고 있으며 이후부터는 이진정보를 전송하는 경우는 양자 암호로 부르고 중첩정보를 전송하는 경우를 양자통신으로 부르기로 한다. 본 논문에서는 물리적 원리 및 수학 (정보 이론)을 기반으로 한 양자 암호의 개요에 대하여 살펴본 후에 양자통신과 관련된 주요 기술인 양자컴퓨터, 양자 오류 정정 부호 및 양자 난수 발생기와양자 라이더에 대하여 고찰한다.
 
 
링크: https://www.dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeId=NODE06400924