양자 암호학: 미래 정보 보안의 새로운 패러다임
양자 암호학은 양자역학의 원리를 활용하여 기존의 암호 체계보다 강력한 보안 시스템을 구축하는 학문 분야입니다. 본 글에서는 양자 암호학의 기본 원리, 기존 암호 체계와의 차이점, 실제 응용 사례 및 미래 전망에 대해 심층적으로 살펴보고자 합니다. 특히 양자 컴퓨팅의 발전이 현재의 암호 체계에 미치는 영향과 이에 대응하기 위한 양자 내성 암호의 중요성을 강조합니다. 양자 암호학의 기본 원리 양자 암호학은 양자역학의 핵심 원리인 불확정성 원리(Uncertainty Principle)와 얽힘(Entanglement) 현상을 기반으로 합니다. 불확정성 원리에 따르면, 양자 상태를 관측하는 행위 자체가 해당 상태를 변화시키므로, 제3자가 도청을 시도할 경우 이를 통신 당사자들이 즉시 감지할 수 있습니다. 양자 키 분배(Quantum Key Distribution, QKD)는 양자 암호학의 가장 성공적인 응용 분야로, 두 통신 당사자가 안전한 암호 키를 공유할 수 있게 해줍니다. 가장 널리 알려진 QKD 프로토콜인 BB84(Bennett-Brassard 1984)는 단일 광자의 편광 상태를 이용하여 비밀 키를 분배합니다. 양자 얽힘과 암호학적 활용 양자 얽힘은 두 개 이상의 양자 입자가 서로 연결되어, 하나의 상태가 측정되면 다른 입자의 상태도 즉시 결정되는 현상입니다. 아인슈타인이 "유령 같은 원격 작용(spooky action at a distance)"이라고 표현했던 이 현상은, 공간적으로 멀리 떨어진 두 통신 당사자 간에도 안전한 정보 전송을 가능하게 합니다. E91 프로토콜은 얽힌 광자 쌍을 이용한 양자 키 분배 방식으로, 벨 부등식 테스트를 통해 제3자의 도청 여부를 확인할 수 있습니다. 이론적으로 E91 프로토콜은 절대적인 보안성을 제공하며, 이는 물리학의 법칙에 의해 보장됩니다. 기존 암호 체계와 양자 암호의 차이점 대칭 키와 공개 키 암호 방식 현재 사용되는 암호 체계는 크게 대칭 키 암호(Symmetri...