기술 세계가 기다리고 있습니다 NIST의 최신 “포스트 양자” 암호화 표준 이번 여름에는 또한 개발을 위한 병행 노력이 진행 중입니다. 암호 시스템 양자 기술에 기반을 둔 기술, 즉 양자 키 분배 또는 QKD 시스템.
그 결과, 인도, 중국, 그리고 유럽 연합과 미국의 다양한 기술 기관이 QKD를 연구하고 개발하고 있으며, 신생 암호화 대안에 대한 표준을 평가하고 있습니다. 그리고 가장 큰 질문은 QKD가 어떻게 또는 어떻게, 그리고 만약 그렇다면, 2030년대에 보안 디지털 통신을 위한 글로벌 표준이 될 견고하고 신뢰할 수 있고 완전히 미래 지향적인 암호화 시스템에 적합할 것인가입니다. 모든 새로운 기술 표준에서와 마찬가지로, 다양한 주체가 다양한 기술과 그 기술의 구현에 대한 권리를 주장하고 있습니다. 그리고 많은 주요 주체가 현재로서는 어떤 기술도 명확한 승자가 아니기 때문에 이러한 다양한 옵션을 추구하고 있습니다.
에 따르면 스카이 치뉴욕에 본사를 둔 연구 분석가 로듐 그룹QKD 연구 및 개발 분야에서 분명한 선두 주자가 한 명 있습니다. 적어도 지금은 그렇습니다. Qi는 “중국은 초기 투자와 개발로 인해 QKD 기반 암호화 분야에서 우위를 점하고 있지만, 다른 나라들도 따라잡고 있습니다.”라고 말합니다.
두 가지 다른 종류의 “양자 보안” 기술
이러한 다양한 암호화 노력의 중심에는 QKD와 포스트 양자 암호화(PQC) 시스템 간의 구별이 있습니다. QKD는 양자 물리학을 기반으로 하며, 얽힌 큐비트 공유 정보를 매우 안전하게 저장할 수 있으므로 이를 밝히려는 모든 시도가 불가피하게 감지될 수 있습니다. 얽힌 광자 큐비트 쌍을 네트워크의 양쪽 끝에 보내면 해당 네트워크를 통해 전송되는 데이터 패킷을 잠글 수 있는 물리적으로 안전한 암호화 키의 기반이 제공됩니다.
일반적으로 양자 암호화 시스템은 삐 소리를 내는 광자 소스를 중심으로 구축됩니다. 얽힌 광자 쌍—한 길이의 파이버를 따라 내려가는 광자 A는 다른 방향으로 향하는 광자 B의 편광과 수직인 편광을 갖습니다. 이 두 광자의 수신자는 별도의 측정을 수행하여 두 수신자가 이 광자 쌍이 전송하는 공유 정보를 자신만이 가지고 있다는 것을 알 수 있도록 합니다. (그렇지 않으면 제3자가 개입하여 먼저 하나 또는 두 광자를 측정했다면 섬세한 광자 상태가 수신자에게 도달하기 전에 돌이킬 수 없을 정도로 변경되었을 것입니다.)
“사람들은 이론적으로 이러한 PQC 알고리즘이 언젠가 깨지지 않을 것이라고 예측할 수 없습니다.” —Doug Finke, 글로벌 양자 인텔리전스
회선의 반대쪽에 있는 두 사람이 공유하는 이 비트는 두 수신자가 점점 더 많은 얽힌 광자를 공유하여 구축하는 싹트는 비밀 키에서 0 또는 1이 됩니다. 송신자와 수신자 사이에 충분한 공유 비밀 0과 1을 구축하면 해당 비밀 키는 강력한 암호화 유형인 일회용 패드메시지의 안전한 전송을 보장하는 의도된 수신자만이 충실하게 수신함.
이와 대조적으로, 양자 이후 암호(PQC)는 양자 물리학이 아닌 순수 수학을 기반으로 하며, 차세대 암호 알고리즘은 기존 컴퓨터에서 실행되도록 설계되었습니다. 그리고 알고리즘의 방대한 복잡성으로 인해 PQC 보안 시스템은 양자 컴퓨터로도 사실상 해독할 수 없습니다. 따라서 NIST(미국 국립표준기술원—개발 중입니다 골드 스탠다드 PQC 시스템 이는 미래의 양자 네트워크와 통신을 뒷받침할 것입니다.
뉴욕에 본사를 둔 회사의 최고 콘텐츠 책임자인 Doug Finke는 후자의 접근 방식에 큰 문제가 있다고 말합니다. 글로벌 양자 지능PQC는 단지 믿었다 (에 매우, 매우 좋지만 확실한 증거는 아닙니다.) 완전히 성장한 양자 컴퓨터로는 해독할 수 없습니다. 다시 말해, PQC는 약속된 철통 같은 “양자 보안”을 제공할 수 없습니다.
“사람들은 이론적으로 이러한 PQC 알고리즘이 언젠가 깨지지 않을 것이라고 예측할 수 없습니다.”라고 핀케는 말합니다. “반면에 QKD는 양자 물리학에 기반한 이론적 주장이 있어서 QKD 네트워크를 깨뜨릴 수 없습니다.”
즉, 실제 QKD 구현은 여전히 가능할 수 있습니다. 해킹 가능 ~을 통해 사이드 채널장치 기반 및 다른 영리한 공격. 게다가 QKD는 양자 등급 광섬유 네트워크와 민감한 양자 통신 기술에 직접 액세스해야 하는데, 둘 다 오늘날에는 흔한 일이 아닙니다. “일상적인 일, 즉 휴대전화로 Amazon에 신용카드 정보를 보내는 일”에 대해서는 “QKD를 사용하지 않을 것”이라고 Finke는 말합니다.
중국의 초기 QKD 리드 감소
Qi에 따르면 중국은 원래 미국이 양자 기술 개발의 초점으로 QKD를 선택했을 수도 있습니다. ~ 아니다 노력을 그런 식으로 지시합니다.[The] 그녀는 “QKD에 대한 전략적 초점은 중국이 독특한 기술적 이점을 확보하고자 하는 욕구에 의해 주도될 수 있다”며 “특히 미국이 전 세계적으로 PQC 노력을 선도하고 있기 때문이다”고 말했습니다.
특히 그녀는 자유 공간 중국어의 기반으로 위성 업링크 및 다운링크를 사용하기 위한 노력의 증가를 지적합니다. QKD 시스템. 중국의 “양자학의 아버지”를 출처로 인용하여 판젠웨이Qi는 “글로벌 양자 네트워크 범위를 달성하기 위해 중국은 현재 중고궤도 양자 위성을 개발하고 있으며, 이는 2026년경 발사될 예정입니다.”라고 말했습니다.
그럼에도 불구하고, 지금까지 모든 QKD 시스템의 제한 요소는 각 큐비트를 나타내는 단일 광자에 대한 궁극적인 의존성입니다. 가장 정교하게 정제된 레이저와 광섬유 선조차도 개별 광자의 취약성에서 벗어날 수 없습니다.
단일 광자의 양자 상태를 맹목적으로 복제하지만 통과하는 개별 광자에 대한 구별되는 정보를 누출하지 않는 QKD 반복기는 오늘날 존재하지 않습니다. 즉, 반복기는 도청자가 해킹할 수 없습니다. 그러나 Finke는 그러한 기술은 실현 가능하지만 적어도 5~10년은 걸릴 것이라고 말합니다. 그는 “확실히 초기 단계입니다.”라고 말합니다.
“중국은 초기 투자와 개발로 인해 QKD 기반 암호화 분야에서 우위를 점하고 있지만, 다른 나라들도 따라잡고 있습니다.” —Ciel Qi, 로듐 그룹
“중국에는 2,000km 네트워크가 있습니다.” 핀케가 말했습니다. “하지만 신뢰할 수 있는 노드라는 것을 사용합니다. 베이징에서 상하이까지의 네트워크에 30개 이상이 있다고 생각합니다. 따라서 100km마다 기본적으로 신호를 측정하고 재생성하는 장치가 있습니다. 하지만 신뢰할 수 있는 노드는 군 기지나 그런 곳에 위치해야 합니다. 누군가가 침입하면 통신을 해킹할 수 있습니다.”
한편, 인도는 뒤처지고 있다고 합니다. 사티암 프리야다르시Global Quantum Intelligence의 수석 고문. Priyadarshy는 인도의 국가 양자 임무 QKD 통신 연구 계획이 포함되어 있으며, 궁극적으로는 2,000km 거리에 있는 도시를 연결하는 QKD 네트워크와 유사하게 긴 범위의 위성 통신 네트워크를 구축하는 것을 목표로 합니다.
Priyadarshy는 인도 우주 연구 기구를 포함한 정부의 QKD 연구 노력과 벵갈루루에 본사를 둔 사이버 보안 회사를 포함한 민간 기업 기반 R&D를 모두 지적합니다. 쿠누 연구소. Priyadarshy는 예를 들어 QuNu가 QKD를 위한 ChaQra라는 허브 앤 스포크 프레임워크를 개발하고 있다고 말합니다. (스펙트럼 또한 인도 통신부 관계자에게 논평 요청을 보냈지만, 기사 작성 시점까지 답변이 없었습니다.)
“QKD와 PQC의 하이브리드는 양자 안전 네트워크를 위한 가장 가능성 있는 솔루션입니다.” —Satyam Priyadarshy, 글로벌 양자 인텔리전스
미국과 유럽연합에서도 비슷한 초기 단계의 노력이 진행 중입니다. 연락자 IEEE 스펙트럼공무원 유럽 통신 표준 협회 (ETSI); 국제 표준화 기구 (ISO); 국제 전자 기술위원회 (IEC); 및 IEEE 커뮤니케이션 학회 현재 QKD 기술과 새롭게 형성되는 표준을 홍보하기 위해 노력하는 확정된 이니셔티브와 작업 그룹이 있습니다.
“ETSI는 관련 주제에 대한 광범위한 전문가를 보유하고 있어 운이 좋지만 해야 할 일이 많습니다.”라고 말했습니다. 마틴 워드Toshiba의 수석 연구 과학자 케임브리지 연구실 영국에서, 그리고 의장 QKD 산업 표준 그룹 ETSI에서.
이 기사를 위해 연락한 여러 출처는 PQC가 보편적인 양자 컴퓨팅의 세계에서 대부분의 보안 통신에 대한 기본 표준이 될 가능성이 있는 미래를 예상했습니다. 그러나 PQC는 점점 더 강력해지는 양자 알고리즘과 기계에 대한 잠재적인 아킬레스건도 피할 수 없습니다. 출처에 따르면, QKD는 PQC만으로는 절대 제공할 수 없는 하이브리드 보안 통신의 전망을 제공할 수 있습니다.
“QKD는 [theoretical] 정보 보안을 강화하는 동시에 PQC는 확장성을 제공합니다.[ility],” Priyadarshy가 말했습니다. “QKD와 PQC의 하이브리드가 양자 안전 네트워크를 위한 가장 가능성 있는 솔루션입니다.” 하지만 그는 오늘날 하이브리드 QKD-PQC 기술과 표준을 조사하려는 노력은 “매우 제한적”이라고 덧붙였습니다.
그런 다음, 핀케는 PQC가 여전히 우세한 세상에서도 QKD가 여전히 최종 결정권을 가질 수 있다고 말합니다. 그는 QKD 기술을 개발하는 것은 우연히 미래의 양자 인터넷의 기반을 제공하기도 한다고 지적합니다.
Finke는 “QKD가 실제로 전체 양자 네트워크의 단 하나의 사용 사례일 뿐이라는 것을 이해하는 것이 매우 중요하다”고 말했습니다.
핀케는 “분산 양자 컴퓨팅, 양자 데이터 센터, 양자 센서 네트워크와 같은 많은 응용 프로그램이 있습니다.”라고 덧붙였습니다. “그래서 사람들이 지금 QKD에서 하고 있는 연구조차도 여전히 매우 유용합니다. 왜냐하면 같은 기술의 많은 부분이 이러한 다른 사용 사례에 활용될 수 있기 때문입니다.”