그거 알아? 컴퓨터공학자나 물리학자만큼 수학자도 양자컴퓨터 시대를 대비하고 있다는 것!
어떤 연구를 하고 있는지 소개해줄게.
양자컴퓨터의 압도적인 계산 능력은 우리 삶을 훨씬 편하게 만들어 줄 거야. 그런데 양자컴퓨터가 반드시 밝은 미래만 가져오는 건 아니야. 대표적인 사례가 바로 암호지. 암호는 태생적으로 계산량이 많아 슈퍼컴퓨터로도 풀 수 없어야 정보를 지킬 수 있는데, 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터보다 많은 양을 빠르게 계산한다면 암호도 풀어버릴 수 있지.
현재 신용카드와 인터넷에서 가장 많이 쓰는 암호 체계인 ‘RSA 암호’는 컴퓨터가 아주 큰 수를 소인수분해할 때 무척 오랜 시간이 걸린다는 사실을 이용해 만든 암호야. 현재 이 암호를 풀려면 617자릿수의 큰 수를 빠르게 소인수분해할 수 있어야 하는데 현재 컴퓨터로는 약 2128번의 계산이 필요해서 현실적으로 풀 수 없지.
그런데 전문가들이 꿈꾸는 양자컴퓨터는 지금까지 난공불락이었던 RSA 암호를 무너뜨릴 수 있는 무서운 존재야. 미국의 수학자인 피터 쇼어 MIT 교수가 양자컴퓨터로 소인수분해를 빠르게 할 수 있는 ‘쇼어 알고리듬’을 이미 만들었기 때문이지. 쇼어 알고리듬을 계산할 수 있는 양자컴퓨터가 만들어지면 RSA 암호는 곧바로 무너지는 셈이야. 해커들이 양자컴퓨터를 이용해 내 컴퓨터의 암호를 몽땅 풀어버리고 정보를 가져간다면 끔찍하겠지?
RSA 암호의 후계자 ‘후양자 암호’
수학자들은 양자컴퓨터가 쉽게 무너뜨릴 수 없는 ‘후양자 암호’를 만들고 있어. 후양자 암호는 소인수분해보다 더 풀기 어려운 ‘NP-완전 문제’를 기반으로 만든 암호를 말해. 예를 들면 격자 기반 암호, 부호 기반 암호, 다항식 기반 암호, 해쉬 기반 암호, 타원곡선 기반 암호 등이지.
미국 국립표준연구소(NIST)에서는 RSA 암호보다 더 강력한 암호를 찾아 상용화하는 것을 목표로 더 강력한 암호를 ‘공개수배’하고 있어. 세계 각국의 암호 연구자로부터 새로운 암호 체계를 지원받은 뒤 3라운드에 걸쳐 가장 풀기 어려운 암호를 선발하는 거야.
2017년 11월 말까지 25개 나라에서 약 82개의 새 암호 방식을 모집했는데 이 중 69개가 1라운드를 통과했고, 2라운드에서 약 20개 팀이 선정됐어. 천정희 서울대 수리과학부 교수 연구팀과 김종락 서강대 수학과 교수 연구팀이 제안한 암호를 포함해 국내에서 5개 팀이 1라운드를 통과했지만, 아쉽게 2라운드에서 모두 떨어졌어.
김 교수는 2~3년 뒤에 약 3개 팀의 암호가 최종적으로 선정될 거라고 예상해. 이미 2라운드 전에 떨어진 암호를 보완한 뒤, 최종 선정된 암호보다 성능이 좋다는 걸 밝히면 후양자 암호로 채택될 수 있다고 하니 어쩌면 국내 연구팀이 만든 암호가 선정될 수도 있어. 양자컴퓨터가 개발되기 전에 미리 새로운 암호 체계를 컴퓨터에 넣어둬야겠지?
