양자 인터넷: 디지털 커뮤니케이션의 다음 혁명

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  퀀텀런 예측
• 2022 년 7 월 19 일

인사이트 요약

인터넷이 사회를 변화시켰지만 보안 취약점에 직면해 양자 인터넷에 대한 연구가 활발해지고 있습니다. 양자 시스템은 근본적으로 다른 방식으로 정보를 처리할 수 있는 큐비트를 사용하여 독특한 과제와 기회를 제시합니다. 양자 상태 안정화의 최근 혁신은 양자 암호화의 문을 열어 향상된 데이터 보안, 더 빠른 데이터 전송 및 산업 전반에 걸친 혁신적인 영향을 약속합니다.

양자 인터넷 컨텍스트

인터넷이 현대 사회를 혁신했지만 디지털 생태계와 중요한 공공 인프라를 위험에 빠뜨리는 보안 취약점이 여전히 만연해 있습니다. 이러한 약점을 해결하기 위해 연구자들은 이전에 예상했던 것보다 더 빨리 현실이 될 수 있는 양자 인터넷이 제공하는 가능성을 조사하고 있습니다.

전통적인 컴퓨터 시스템은 단일 값이 0 또는 1인 비트(또는 이진수)에 따라 명령을 실행합니다. 비트는 또한 컴퓨터에서 사용되는 가장 작은 데이터 단위입니다. 양자 시스템은 기존 컴퓨터와 유사한 비트를 처리하고 0과 1을 동시에 처리할 수 있는 큐비트를 활용하여 명령 실행을 한 단계 끌어올렸습니다. 이러한 큐비트는 깨지기 쉬운 양자 상태로 존재하며, 이는 안정적인 형태로 유지하기 어려웠고 양자 컴퓨터 연구자들에게 도전 과제가 되었습니다. 

그러나 2021년 일본 대기업 도시바의 연구원들은 광섬유 라인을 따라 잡음 제거 파동을 보내 600km가 넘는 광섬유 케이블 내부 환경을 안정화할 수 있었습니다. 중국의 연구자들은 동종 최대 규모인 4,600km에 달하는 통합 우주-지상 양자 통신 네트워크를 개발하기 위해 위성 기반 방법을 개발하고 있습니다.

이러한 개발은 양자 인터넷에서 양자 기반 암호화의 문을 열었습니다. 따라서 QKD(양자 키 분배)와 관련된 물리 법칙으로 인해 해킹이 불가능합니다. QKD와의 상호 작용으로 인해 관련 입자의 얽힌 상태가 변경되어 누군가가 상호 작용했음을 시스템에 알리게 되기 때문입니다. 세 명의 사용자가 긴밀한 네트워크에서 비밀 정보를 공유할 수 있는 XNUMX자 얽힘도 성공적으로 입증되었습니다.

파괴적 영향 

양자 커뮤니케이션은 정부와 조직의 가장 중요한 데이터를 보호할 것을 약속합니다. 이는 국가 안보에서 기밀 정보, 군사 통신 및 중요 인프라 데이터를 사이버 위협으로부터 안전하게 유지하는 데 없어서는 안 될 도구가 됩니다. 이렇게 강화된 보안 수준은 기존 암호화 시스템을 손상시킬 수 있는 양자 컴퓨터의 잠재적인 공격으로부터 보호막을 제공합니다.

또한, 양자 인터넷은 장거리에 걸쳐 방대한 양의 데이터 전송을 촉진하여 네트워크 처리 속도의 기하급수적인 향상을 약속합니다. 금융 부문에서는 초단타 거래와 실시간 시장 분석을 통해 거래자가 찰나의 순간에 결정을 내릴 수 있습니다. 한편, 천문학자들은 전 세계 망원경으로부터 실시간 데이터를 수신하여 우주에 대한 더 깊은 이해를 얻을 수 있으며, 입자 물리학자는 입자 가속기에서 생성된 대규모 데이터 세트를 지체 없이 분석하여 과학적 발견의 속도를 가속화할 수 있습니다.

그러나 양자 장치 및 네트워크로 인해 발생하는 잠재적인 보안 문제도 고려해야 합니다. 비교할 수 없는 처리 속도와 계산 능력을 갖춘 양자 컴퓨터는 오늘날 디지털 세계의 보안을 뒷받침하는 전통적인 암호화 시스템을 해독할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 정부, 조직 및 기업은 포스트퀀텀 암호화에 투자해야 할 수도 있습니다. 양자 안전 암호화로 전환하는 것은 전체 디지털 인프라를 업데이트하는 작업을 포함하기 때문에 간단한 작업이 아닙니다.

통신 산업 내 양자 처리의 의미 

양자 인터넷이 널리 사용 가능해지면 다음과 같은 광범위한 의미가 포함될 수 있습니다.

• 상당한 재정 자원과 전략 계획이 필요한 양자 네트워크 및 기술의 개발 및 유지 관리에 실질적으로 투자하는 정부 및 기업.
• 국가가 자체 양자 인터넷 인프라를 확보하기 위해 노력함에 따라 지정학적 환경이 변화하고 있으며, 이로 인해 양자 기술 분야에서 국제 경쟁과 협력이 증가하고 있습니다.
• 개인과 조직은 매우 안전하고 비공개적인 통신 도구에 접근하여 기밀 교환을 가능하게 하지만 그러한 기술이 불법적인 목적으로 오용될 가능성에 대한 우려를 제기합니다.
• 의료 연구, 신약 개발, 맞춤형 의학 분야의 발전을 경험하고 있는 의료 산업입니다.
• 양자 기술 관련 분야의 새로운 일자리 기회로 인해 양자 컴퓨팅, 암호화 및 네트워크 보안 분야의 숙련된 전문가에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
• 전기 소비에 영향을 미치는 양자 장치 및 네트워크의 에너지 요구 사항으로 인해 에너지 효율적인 양자 기술의 개발이 필요합니다.
• 전 세계적으로 연결된 양자 인터넷에서 호환성과 보안을 보장하는 양자 연구 및 표준에 대한 국제 협력이 강화되었습니다.

고려해야 할 질문

• 양자 인터넷과 개인 양자 통신 네트워크가 대중에게 어떤 혜택을 줄 것이라고 생각하십니까? 아니면 민간 산업?
• 양자 기반 기술이 이를 대체하더라도 고전적인 비트 기반 컴퓨팅이 계속 존재할 것이라고 믿습니까? 아니면 장단점에 따라 두 컴퓨팅 방법이 균형을 이루게 될까요?