기존 통신망 이용한 양자 통신 처음으로 성공

기존 컴퓨터를 광케이블로 연결한 뒤

도시바 연구팀 254km 거리 통신 성공

극저온 장비 없이 해내 실용화 큰 진전

[서울=뉴시스]새로운 윌로우(Wollow) 칩을 섭씨 영하 273도 이하로 냉각하는 구글 양자 컴퓨터의 냉각 시스템. 도시바의 유럽 연구팀이 극저온 냉각 시스템을 이용하지 않고 일반 통신망을 통한 양자통신을 일관되게 구현하는데 처음 성공했다.  (출처=구글 퀀텀 AI. 뉴욕타임스에서 재인용) 2024.12.10 *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스] 강영진 기자 = 일반 컴퓨터와 기존 광케이블을 이용한 양자 정보 원거리 전송이 처음으로 성공했다고 미 월스트리트저널(WSJ)이 23일(현지시각) 보도했다.

WSJ는 고도로 보안성이 높은 양자 통신을 기존 통신 인프라를 통해 일관되게 구현한 것은 이번이 처음이며 특히 고가의 극저온 냉각 장비 없이 성공했다는 점에서 주목된다고 전했다.

일본 도시바 유럽 법인 소속 연구팀이 이번 주 네이처 과학 저널에 발표한 논문에서 이 같은 실험에 성공했음을 밝혔다.

연구팀은 독일 켈에서 프랑크푸르트에 있는 데이터 센터의 컴퓨터를 기존 통신망에 연결해 양자 정보를 전송했다. 또 중간 지점인 키르히펠트의 데이터센터의 감지기를 거치도록 했다. 이를 통해 실험실 내 단거리 전송만 성공했던 양자 통신을 254km 떨어진 사이에서 성공했다.

연구 논문의 제1저자 미르코 피탈루가는 “우리 연구는 민감한 데이터를 해커의 손에 넘어가지 않게 막는 데 필수적”이라고 강조했다.

오늘날 은행 거래 내역서, 건강 기록 및 기타 온라인으로 전송되는 데이터는 수학적으로 설계된 암호화 키로 보호된다. 이 키는 데이터를 해독할 수 있는 유일한 수단이며, 해커들의 도둑질을 막는 역할을 한다.

기존의 컴퓨터로는 이 암호 키를 푸는데 너무 많은 시간이 걸리지만 양자컴퓨터는 쉽게 해독할 수 있다.

그러나 양자역학의 물리 법칙에 따라 암호 키를 생성하면 해독이 사실상 불가능해진다.  

하지만 양자 암호 키를 먼 거리로 전송하는 것이 필수적인데 이 점이 수십 년 동안 풀리지 않는 난제로 남아 있었다.

전 세계의 인터넷 및 통신 인프라는 광섬유를 기반으로 하며, 이 광섬유는 광자를 포함한 빛의 펄스를 전송한다. 기존의 정보 전송은 수천만 개의 광자를 포함하는 단일 빛 펄스로 이뤄진다.

이에 비해 양자 정보는 큐비트에 저장되며, 단일 광자 패키지로 전송된다.

단일 광자를 효율적으로 감지하려면 일반적으로 수십만 달러에 이르는 값비싼 초전도 검출기가 필요하다.

도시바 연구팀은 상온 또는 그보다 약간 낮은 온도에서 작동하는 아발란치 포토다이오드라는 저가 검출기를 사용하여 이 문제를 해결했다. 

그러나 이번의 양자 전송 기술도 기존의 암호화 시스템과 네트워크에 비해 크게 비싸고 구현하기가 어렵다.

시카고대 물리학 및 분자공학 데이비드 오쉬앨럼 교수는 “10년 안에 양자 암호화된 데이터 세트와 대도시 규모의 양자 네트워크가 등장할 것”으로 전망했다.


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