출처=셔터스톡

양자컴퓨터가 기존의 컴퓨터를 대체할 가능성이 조금 더 커졌다.

최근 파이낸셜타임스는 ‘양자 우월성’, 곧 기존의 컴퓨터로는 불가능한 문제가 양자컴퓨터로 해결되는 시점을 의미하는 기술 단계에 구글이 도달했다고 보도했다.

만약 이 기사가 사실이라면 구글은 양자컴퓨터의 역사에 중요한 이정표를 세운 것이며, 오늘날 우리가 사용하는 블록체인 기술 또한 위협받게 될 것이다.

비트코인의 인기와 함께 양자컴퓨터가 비트코인을 위협할 수 있다는 사실은 자연히 사람들의 관심사가 되었고, 여러 연구자와 기술자, 그리고 각국 정부는 가장 강력한 양자컴퓨터의 공격에도 버틸 수 있는 기술을 개발하고자 노력해 왔다.

이론적으로만 보면 양자컴퓨터는 매우 복잡한 계산을 기존의 컴퓨터보다 훨씬 더 빨리 풀 수 있다. 기존의 컴퓨터는 평생 풀기 힘든 문제를 불과 몇 초 만에 풀 수 있다는 것이다.

데이터 연구 회사 CB 인사이트는 양자컴퓨터의 바탕은 “자연에 존재하는 양자역학적 현상”인 중첩과 얽힘 현상이라고 설명한다.

“물질의 이러한 특성을 계산에 이용하면 방대한 양의 계산을 매우 빠르게 해낼 수 있다.”

캐나다의 약진

올여름, 캐나다 국립연구위원회(NRC)는 워털루대학과 함께 2년 동안 양자안전(quantum-safe) 블록체인 기술의 연구를 시작했다.

워털루대학의 스리니바산 케샤프와 미셸 모스카는 2년 동안 18만 달러의 연구비로 NRC의 홍보자문인 닉 데팔코의 말처럼 “매우 뛰어난 연구자들”과 함께 팀을 확장하며 이를 연구할 계획이다.

양자 기술을 연구·개발하는 회사인 포스트퀀텀의 CEO 안데르센 쳉은 캐나다가 특히 양자컴퓨터 연구를 선도하고 있다고 이야기한다.

“다른 나라들이 캐나다를 따라잡기 위해 노력하고 있다. 미국은 상당히 뒤처져 있다. 영국은 양자컴퓨터 하드웨어에 큰돈을 투자하고 있으며, 양자컴퓨터가 일반화된 시대의 소프트웨어와 암호 기술을 고려하기 시작했다.”

도널드 트럼프 미국 대통령은 지난해 12월, 양자정보 과학분야를 키우기 위해 5년간 12억 달러를 투자하는 국가양자주도법(National Quantum Initiative Act)에 서명했다. 6월에는 영국이 지난 2014년부터 12억 달러를 투자한 국가양자기술프로그램(National Quantum Technologies Programme)에 1억 9300만 달러를 더 투자하기로 결정했다.

사람들이 흥분하는 이유는?

민간 분야에도 투자가 증가하고 있다. CB인사이트에 따르면 지난 6년 동안 양자컴퓨터 스타트업에 투자된 돈은 200% 증가했다.

그러나 양자저항장부(Quantum Resistant Ledger, QRL) 재단의 아담 콜턴은 여전히 문제는 해결되지 않고 있다고 말한다.

“10년 전 사람들은 지금 정도의 양자컴퓨터를 가지기 위해서 50년이 걸릴 거라고 말했다. 5년 전에는 25년이라고 말했다. 양자컴퓨터는 사람들의 생각보다 훨씬 빠르게 발전하고 있다. 블록체인 산업은 이러한 양자컴퓨터의 발전을 받아들이고 준비해야 한다.” – 아담 콜턴, QRL 재단

콜턴의 그룹은 자신들이 양자컴퓨터의 공격에 안전한 첫 번째 블록체인을 만들었다고 주장한다.

콜턴은 현존하는 기술에 바탕을 둔 공격을 방어할 수 있는 선제적 작업 없이는 미래의 블록체인과 암호화폐, 그리고 크게는 인터넷까지 위험에 처하리라 생각한다.

주의사항

실제로 양자컴퓨터가 블록체인 기술을 위협할 수 있는 몇 가지 가능성이 있다.

하나는 블록체인에서 거래를 보장하는 디지털 서명에 사용되는 타원곡선 암호화기술(ECC)이다. ECC는 인터넷에서 사용자의 데이터와 웹사이트 트래픽을 암호화하는 데도 널리 쓰이는 기술이다.

그러나 포스트퀀텀의 CEO인 앤더슨 청은 강력한 양자컴퓨터가 이론적으로 사용자의 개인키를 해독할 수 있으며, 따라서 거래에 사용되는 서명을 흉내 낼 수 있으므로 ECC가 ‘양자 안전 기술’이 아니라고 말한다.

“만약 개인키에 대한 신뢰가 보장되지 않는다면, 암호화폐는 끝장 날 것이다. 만약 당신에게 온 거래에 서명한 사람이 실제 그 사람이라고 확신할 수 없게 된다면 신뢰는 설 자리가 없다. 암호화폐 세상은 이러한 분산된, 무신뢰 환경을 기반으로만 존재한다.” – 앤더슨 청, 포스트퀀텀 CEO

이 지점이 양자컴퓨터가 존재하는 세상에서 블록체인이 직면하게 되는 가장 확실한 보안 문제다. 특히, 연구자와 수학자들은 쇼어 알고리듬이라 불리는, 충분히 강력한 양자컴퓨터가 있다면 타원곡선 디지털암호(ECC)를  해독할 수 있는 알고리듬을 이미 알고 있다.

QRL 재단의 콜턴은 “우리가 이미 수십 년 전부터 1세대와 2세대 양자컴퓨터가 어떤 형태를 가질지 수학 모델을 세워왔다”고 말했다. 또한, 양자컴퓨터의 발전 속도는 예상보다 훨씬 더 빠르기 때문에 양자컴퓨터가 지금은 예상할 수 없는 방법으로 블록체인 기술을 무력화시킬지 모른다고 말했다.

“방수 시계를 파는 사람이나 양자내성(quantum-proof) 블록체인 기술을 파는 사람을 매우 조심해야 한다. 이는 우리가 아직 양자컴퓨터의 가능성을 정확히 알지 못하기 때문이다… 양자컴퓨터의 공격을 막을 수 있는 블록체인, 혹은 어떤 기술이라도 이를 주장하기 위해서는 양자컴퓨터의 능력을 완전히 이해하고 있어야 하지만, 아직 인류는 그 단계에 이르지 못했다.” – 아담 콜턴, QRL 재단

존재하지 않는 적과의 싸움

양자컴퓨터가 무엇을 할 수 있는지 아직 정확히 알려지지 않았다는 점에서는 양자컴퓨터가 블록체인 플랫폼에 미칠 영향을 막겠다는 시도 자체가 어리석어 보이기도 한다.

양자컴퓨터의 위협이 과대평가됐다고 말하는 사람도 많다. 유명 비트코인 전도사이자 저자인 안드레아스 안토노풀러스도 종종 그런 설명을 한다. 그는 지난해 월간 Q&A 중에 이렇게 설명했다.

“우리는 쉽게 다른 알고리듬을 사용할 수 있다. 양자컴퓨터는 사람들이 생각하는 것처럼 큰 위협이 아니다.”

특히, 실제 양자컴퓨터의 능력은 오늘날 상상하는 것보다 훨씬 더 뛰어날 수 있지만, 그러한 생각 또한 크게 과대평가된 것일 수 있다.

“구글의 양자 우월성은 현재의 암호체계를 무너뜨리는 수준과는 매우 거리가 먼, 원시적 형태의 양자컴퓨터다. 구글의 방식으로 규모를 확대한 양자컴퓨터가 가능할지조차 우리는 아직 모른다.” – 피터 토드, 비트코인 코어 개발자

하지만 워털루대학의 케샤프 교수는 만약 양자컴퓨터가 블록체인 네트워크의 발전에 방해가 된다고 많은 사람이 생각한다면 어떻게 할 것인지 묻는다.

“지금 바로 무언가를 해야만 하지 않을까?”

케샤프는 그가 새로 구성한 연구진이 격자기반암호, 다중공개키암호와 같은 가장 가능성 높은 “양자내성 암호기술”을 연구하고 있다고 말했다. 연구팀은 이 기술을 기업용 블록체인인 하이퍼레저 패브릭에 적용해 테스트해볼 계획이다.

케샤프는 또 방대한 암호 업계에 이를 연구하는 여러 팀이 있을 거라고 말했다. 미국국립표준연구소(NIST)가 주최하는 대화가 지금 열리고 있기도 하다. “양자내성을 가진 공개키 암호알고리듬”대회에 연구자들과 학계에서 80여 개의 제안서를 제출했다.

NIST의 이 대회에 역시 참가 중인 포스트퀀텀의 CEO 청은 이렇게 말했다.

“진짜 양자컴퓨터가 없더라도 양자컴퓨터의 위협을 막기 위해 무엇이 필요한지 알아낼 수 있다. 암호기술은 실제로 테스트하지 않고도, 수학적으로 무엇이 더 뛰어나고 또 그렇지 않은지를 판단할 수 있다.”

[출처]코인데스크코리아 https://www.coindeskkorea.com/57990/