양자 컴퓨터는 일반 컴퓨터보다 복잡한 방정식을 휠씬 빠르게 풀어낼 수 있는 강력한 장치로

일부 전문가들은 오늘날 가장 빠른 컴퓨터로는 수 천 년이 걸리는 암호화를 양자 컴퓨터는 단 몇 분 만에 풀어낼 수 있을 것으로 추정한다.

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그렇게 된다면 비트코인과 암호화폐의 기초가 되는 암호 방식부터 시작해 현대 디지털 보안 인프라 대부분이 위험에 처할 수 있다.

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양자, 일반 컴퓨터가 어떻게 다르며 암호화폐와 디지털 인프라에 어떠한 위협을 가하는지에 대해 알아보자.

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비대칭형 암호 방식은 암호화폐 생태계와 대부분의 인터넷 인프라의 핵심 요소이며 정보를 암호화하고

해독하는 키 쌍에 기반하는데 공개 키는 암호화에 사용되고 개인 키는 해독에 사용된다.

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공개 키는 자유롭게 정보를 공유하고 암호화하는 데 사용할 수 있고 서로 상응하는 개인 키를 통해서만

암호 해독이 가능한 특징이 있는데 이를 통해 예정된 수신자만이 암호화된 정보에 접근할 수 있다.

비대칭 암호 방식의 장점 중 하나는 신뢰할 수 없는 채널에서 공용 키를 공유하지 않고 정보를 교환할 수 있다는 것인데

이런 결정적인 기술이 없었다면 인터넷상의 기본적인 정보 보안은 불가능했을 것이다.

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신뢰할 수 없는 당사자 사이의 정보를 안전하게 암호화할 수 있는 기술 없는 온라인 뱅킹을 쉽지 않다.

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일부 비대칭 암호 방식의 보안은 키 쌍을 생성하는 알고리즘이 개인 키에서 공개 키를 산출하는 것은 간단하다는 가정에

기반하는데 수학에서는 이를 트랩도어 함수라 하며 한 방향으로는 계산이 쉽지만 다른 방향으로는 어렵기 때문이다.

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현대 키 쌍을 생성하는 데 사용되는 대다수의 최신 알고리즘은 수학적 트랩 도어 함수에 기반하고 있다.

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이런 트랩도어 함수는 현존하는 어떤 컴퓨터를 통해서도 시간 안에 풀 수 없는 것으로 알려져 있고

아무리 좋은 기계라 할지라도 해당 연산에는 엄청난 시간이 걸릴 것이라 예상한다.

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그러나 양자 컴퓨터의 개발로 인해 머잖아 변화가 생길 수 있다.

양자 컴퓨터는 아원자 입자가 어떻게 행동하는지를 설명하는 양자역학 이론에 기반한다.

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일반적인 컴퓨터에서는 정보를 나타내기 위해 비트를 사용하지만 양자 컴퓨터는 양자 비트 또는 큐비트로 구성된다.

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큐비트는 양자 컴퓨터의 기본 정보 단위로 비트처럼 0 또는 1의 상태일 수도 있고

양자 역학적 현상의 특수성 때문에 동시에 0과 1 상태일 수도 있다.

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대학과 민간 기업들은 이런 흥미로운 분야를 탐구하는 데 시간과 돈을 투자하며

양자 연산 분야의 연구와 개발에 박차를 가하고 있다.

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이 분야는 추상적인 이론과 실제적인 공학 문제에서 씨름하고 있으며

인간이 성취할 수 있는 최첨단 기술 영역에 속한다.

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양자 역학이 발전한다면 양자 컴퓨터를 통해 비대칭형 암호화의 알고리즘을 손쉽게 풀어낼 수 있을 것이고

이에 기반하는 시스템을 붕괴시킬 수 있다.

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4비트 키를 풀어내는 경우를 다시 살펴보면 4큐비트 컴퓨터는 이론적으로

한 번의 연산 작업으로 16개의 상태를 한꺼번에 처리할 수 있을 것이다.

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해당 연산을 통해 머잖아 정확한 키를 찾을 확률은 100%일 것이다.

양자 연산 기술의 발전은 암호화폐를 포함하여 현대 디지털 인프라 대다수의 기반이 되는 암호 체계를 위협할 것이다.

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크게는 정부와 다국적 기업에서부터 작게는 개별 사용자에 이르기까지 보안, 운영, 통신 전반을 뒤바꿀 것이다.

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물론 양자 연산 기술에 대한 연구와 대책 개발을 위한 상당한 연구들이 진행되고 있고

양자 컴퓨터 위협으로부터 안전하다고 간주되는 양자 저항 알고리즘이 있다.

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간단한 수준에서 양자 컴퓨터와 관련된 위험은 대칭형 키 암호화와 키 길이를 증가시킴으로 어느 정도 줄일 수 있는 것으로 보인다.

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해당 암호 방식은 공개 채널을 통해 공용 비밀 키를 공유하는 문제 때문에

비대칭형 키 암호 방식을 배제하지만 양자 연산이 발달함에 따라 재조명될 수도 있다.

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양자 암호화는 공개 채널을 통해 공용 키를 안전하게 공유하는 문제에 대한

자체적인 해결책을 찾을 수 있을 것이며 정보 유출을 막기 위한 보호 조치들이 진전을 보이고 있다.

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공용 채널 상의 정보 유출은 양자 컴퓨터 개발에 필요한 원칙들을 동일하게 사용해 감지할 수 있으며

공유된 대칭 키가 누군가에 의해 사전에 읽혔는지 또는 조작되었는지 알 수 있게 할 것이다.

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양자 기반 공격을 방어하는 위해 연구되고 있는 다른 방법들도 있는데

메시지 크기를 증가시키기 위한 해싱과 같은 기본적인 기술, 격자 기반 암호화가 포함된다.

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해당 연구들은 모두 양자 컴퓨터로 해체하기 어려운 유형의 암호화를 만들어 내는 것을 목표로 한다.

비트코인 마이닝도 암호 방식을 사용하는데 마이너들은 암호화된 퍼즐을 풀고 보답으로 블록 보상을 받기 위해 경쟁한다.

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만약 어떤 마이너가 양자 컴퓨터를 사용할 수 있다면 네트워크를 장악할 수 있으며

이는 네트워크의 탈 중앙화를 감소시키고 잠재적으로 51% 공격에 노출시킬 수 있다.

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그러나 일부 전문가들에 따르면 이것은 지금 당장 직면한 위협은 아니며

ASICs가 예측 가능한 미래에 해당 공격의 효율성을 떨어뜨릴 수 있다.

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또한 다수의 마이너가 양자 컴퓨터에 접근하게 된다면 공격 위험성은 크게 줄어든다.

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양자 연산의 발전과 현대 구현화된 비대칭 암호화에 대한 위협은 시간문제처럼 보인다.

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그러나 지금 당장 직면한 문제는 아니며 이것을 온전히 실현하기 위해 넘어야 할 엄청난 이론적, 공학적 장애물이 존재한다.

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정보 보안에 수반되는 이해관계 때문에 미래의 공격 벡터에 대항하는 기반을 마련하는 것이 타당해 보이며

최근 들어 기존 시스템에 적용될 수 있는 잠재적인 해결책에 대한 상당한 연구들이 진행 중이다.

이론적으로 이런 해결 방법들은 양자 컴퓨터 위협에 대항하는 우리의 미래 인프라가 될 것이다.

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양자 저항 표준은 보편화된 브라우저나 메시징 애플리케이션에 사용되는 종단 간 암호화와 같은 방식으로 대중화될 수 있으며

이러한 표준이 완성되면 암호화폐 생태계는 보다 쉽게 해당 공격 벡터를 방어해낼 수 있는 가장 강력한 보안들을 통합할 수 있을 것이다.

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