양자 컴퓨팅은 양자 물리학의 현상을 활용하여 기존의 고전 컴퓨터 기술보다 훨씬 효율적인 계산을 수행하는 방법을 연구하는 분야입니다. 양자 컴퓨팅의 기본 정보 단위는 큐비트입니다. ^[1]

역사

양자 역학의 개념은 1900년 막스 플랑크의 연구로 거슬러 올라갈 수 있으며, 그는 양자 이론의 아버지로 여겨집니다. 양자 컴퓨터는 1980년대와 1970년대에 폴 베니오프가 양자 물리학의 법칙에 따라 작동하는 컴퓨터를 만들 수 있다는 것을 증명하면서 등장했습니다. ^[2]

개요

기존 컴퓨터 비트와 달리 0 또는 1로 특징지어지는 이진 숫자와 달리 큐비트는 0과 1의 일관된 중첩 상태가 될 수 있습니다. 양자 컴퓨터의 성능은 큐비트가 추가될 때마다 증가합니다. 그러나 트랜지스터를 더 추가해도 기존 컴퓨터처럼 선형적으로 성능이 향상되지는 않습니다. ^[1]

중첩과 얽힘은 양자 계산에 사용되는 양자 역학의 두 가지 특징입니다. 이러한 특징은 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터에 비해 기하급수적으로 더 빠른 속도로 연산을 처리할 수 있게 해주며, 동시에 에너지 소비량도 훨씬 줄여줍니다. ^[1]

암호화폐 부문에서는 양자 컴퓨팅이 네트워크 보안, 특히 비트코인(BTC)에 미치는 영향에 대한 논쟁이 있습니다. 이는 양자 컴퓨팅이 암호화의 복원력에 잠재적인 위협이 될 수 있기 때문입니다. 결과적으로 개발자와 수학자들은 이러한 네트워크가 안전하게 유지되도록 양자 내성 암호화 기술을 개발할 가능성을 적극적으로 조사하고 있습니다. ^[1]

양자 컴퓨팅의 잠재적인 위협에 대처하기 위해 암호화 분야의 연구자들은 양자 내성 암호화 알고리즘을 탐구하고 개발하고 있습니다. 이러한 알고리즘은 기존 컴퓨터와 양자 컴퓨터 모두의 공격에 견딜 수 있도록 설계되어 양자 컴퓨팅 시대에도 디지털 자산의 지속적인 보안을 보장합니다. 양자 내성 알고리즘으로의 전환은 암호화 및 블록체인 커뮤니티 내에서 신중한 고려와 조정을 필요로 하는 복잡한 과정입니다. ^[3]

양자 암호화

암호화는 데이터를 암호화하거나 일반 텍스트를 뒤섞인 텍스트로 변환하여 올바른 "키"를 가진 사람만 읽을 수 있도록 하는 프로세스입니다. ^[4]

양자 암호화는 양자 역학의 원리를 사용하여 데이터를 암호화하고 해킹할 수 없는 방식으로 전송합니다. 메시지 발신자나 수신자가 모르는 사이에 손상되지 않도록 보호하는 보안 시스템입니다. 즉, 발신자나 수신자에게 알리지 않고는 양자 상태로 인코딩된 데이터를 복사하거나 볼 수 없습니다. 양자 암호화는 양자 컴퓨팅을 사용하는 사람들에게도 안전하게 유지되어야 합니다. ^[5]

양자 암호화는 개별 광자 입자를 사용하여 광섬유 와이어를 통해 데이터를 전송합니다. 광자는 이진 비트를 나타냅니다. 시스템의 보안은 양자 역학에 의존합니다. 이러한 보안 속성은 다음과 같습니다.

• 입자는 한 번에 둘 이상의 위치 또는 상태에 존재할 수 있습니다.
• 양자 속성은 변경하거나 방해하지 않고는 관찰할 수 없습니다.
• 전체 입자를 복사할 수 없습니다.

이러한 속성으로 인해 시스템을 방해하지 않고는 시스템의 양자 상태를 측정할 수 없습니다. 광자는 필요한 모든 품질을 제공하기 때문에 양자 암호화에 사용됩니다. 즉, 광자의 동작은 잘 이해되고 있으며 광섬유 케이블의 정보 전달자입니다. ^[4][5]

현재 양자 암호화의 예는 키 교환을 위한 안전한 방법을 제공하는 양자 키 분배(QKD)입니다. ^[5]

양자 암호화 작동 방식

양자 암호화에서 발신자는 필터를 통해 광자를 전송하여 수직(1비트), 수평(0비트), 45도 오른쪽(1비트) 또는 45도 왼쪽(0비트)의 네 가지 편광 및 비트 지정을 임의로 할당합니다. 이러한 광자는 각 광자의 편광을 확인하기 위해 두 개의 빔 스플리터(수평/수직 및 대각선)가 장착된 수신기에 도달합니다. ^[4]

중요한 것은 수신기가 각 광자에 사용할 빔 스플리터를 추측해야 하므로 불확실성이 추가됩니다. 광자 스트림이 전송된 후 수신기는 각 광자에 사용된 빔 스플리터를 발신자에게 알립니다. 그런 다음 발신자는 이 정보를 키를 보내는 데 사용된 편광판 시퀀스와 비교합니다. 잘못된 빔 스플리터로 읽은 광자를 버리면 결과 비트 시퀀스가 보안 키를 형성합니다. ^[4]

양자 물리학

양자 역학이라고도 하는 양자 물리학은 규칙이 적용될 만큼 작은 것에만 적용되는 물리학의 한 유형입니다. 거의 모든 것이 고전 물리학에서 예측 가능하게 작동합니다. 계산과 측정은 정확할 수 있습니다. 양자 물리학 크기의 물체를 연구하기 시작하면 상황이 훨씬 더 예측할 수 없게 됩니다. ^[2]

양자 물리학의 측정과 계산은 정확성이 보장되지 않습니다. 확률을 사용하여 추측할 수만 있습니다. 양자 수준에서 입자는 파동처럼 행동하기 시작하고 관찰 여부에 따라 갑자기 상태를 변경할 수 있습니다. 양자 영역에서는 모든 것이 불확실해집니다. ^[2]

양자 컴퓨터

양자 컴퓨터는 양자 역학의 원리를 활용하여 특정 유형의 문제에 대해 기존 컴퓨터보다 기하급수적으로 빠른 속도로 계산을 수행합니다. 암호화 분야에 가장 큰 영향을 미치는 것 중 하나는 양자 컴퓨터가 큰 숫자로 인수 분해하는 것과 같이 기존 컴퓨터에서는 어려운 것으로 간주되는 문제를 효율적으로 해결할 수 있다는 것입니다. ^[2]

암호화폐, 비트코인 및 기타 블록체인 기반 시스템을 포함하여 양자 컴퓨터가 이러한 시스템이 의존하는 암호화 기반을 깨뜨릴 수 있다는 우려가 있습니다. 예를 들어, 충분히 강력한 양자 컴퓨터를 사용할 수 있게 되면 암호화폐 지갑에 사용되는 개인 키의 보안을 손상시킬 수 있습니다. 이를 통해 공격자는 해당 공개 키에서 개인 키를 파생시켜 트랜잭션의 보안과 해당 지갑에 저장된 자금을 훼손할 수 있습니다. ^[2][3]

양자 병렬성

양자 병렬성은 양자 컴퓨터의 기본 기능으로, 여러 입력 값에 대한 함수를 동시에 평가할 수 있습니다. 이는 양자 시스템을 입력 상태의 중첩 상태에 놓고 평가할 함수를 캡슐화하는 유니터리 변환을 적용하여 수행됩니다. 결과 상태는 중첩의 모든 입력 상태에 대한 출력 값을 보유하여 여러 출력을 동시에 계산할 수 있습니다. 이 속성은 많은 양자 알고리즘의 속도 향상에 핵심적입니다. ^[5]