기존 컴퓨터가 이진 비트를 사용하여 데이터를 0 또는 1로 표현하는 반면, 양자 컴퓨터는 중첩 원리 덕분에 동시에 여러 상태로 존재할 수 있는 양자 비트(큐비트)를 사용합니다.

이 기능을 통해 양자 컴퓨터는 복잡한 계산을 기존 컴퓨터보다 기하급수적으로 빠르게 수행할 수 있으며, 현재 안전하다고 간주되는 암호화 방법을 해독할 수 있습니다.

양자 컴퓨팅이 정보보호 체계에 제시하는 도전 과제 중 두 가지를 소개드립니다.

양자 컴퓨터는 큰 숫자를 인수분해하거나 이산 로그를 계산하는 방식으로 사용되는 암호화 알고리즘을 깨뜨릴 준비가 되어 있습니다.

가장 주목할만한 것은 인터넷 뱅킹과 전자상거래를 보호하는 RSA 암호화입니다.

1994년 수학자 피터 쇼어가 개발한 양자 알고리즘인 쇼어 알고리즘은 다항 시간 내에 소인수 분해를 할 수 있어 소인수 분해의 어려움에 기반하여 설계된 RSA 암호화를 취약하게 합니다.

 · RSA: 안전한 온라인 통신의 초석인 RSA 암호화는 Shor의 알고리즘에 의해 깨질 수 있으며 이로 인해 오늘날 인터넷 보안 프로토콜 대부분이 취약해질 수 있습니다.

 · ECC: RSA의 현대적 대안인 ECC(타원 곡선 암호화)는 더 짧은 키 길이로도 효율적이고 높은 수준의 암호화를 제공합니다. 그러나 RSA와 마찬가지로 양자 공격에 취약합니다.

 · AES: AES(고급 암호화 표준)는 양자 공격에 대한 저항력이 뛰어나지만, 무차별 대입 검색 속도를 2제곱으로 가속하는 그로버 알고리즘은 여전히 잠재적 양자 위협으로 존재합니다.

국립표준기술연구소(NIST)는 다가오는 양자 위협을 고려하여 포스트퀀텀 암호화 알고리즘 표준화를 진행하고 있습니다. 

기존 컴퓨터 공격과 양자 컴퓨터 공격 모두에 강한 암호화를 구현하는 것이 목표이며, 주요 후보군은 다음과 같습니다.

 · 격자 기반 암호화: 다차원 공간에서 점의 배열을 다루는 격자 구조 알고리즘 기반니다. 이 문제를 효율적으로 해결할 양자 알고리즘이 현재 존재하지 않기에 안전하다고 여겨집니다.

 · 해시 기반 암호화: 해시 함수를 사용하여 안전한 디지털 서명을 생성하는 접근 방식입니다. 수십 년 간 사용되어 왔으며 가장 유망한 방안 중 하나로 간주됩니다.

 · 코드 기반 암호화: 오류 정정 코드의 행렬을 이용해 공개키와 비밀키를 생성합니다. 암호화 분야에서 오랜 역사를 갖고 있으며 양자 암호 해독 기술에도 강한 저항력이 있습니다.