양자 암호화는 암호화 작업을 수행하기 위해 양자 역학 효과 및 속성에 의존하는 암호화 시스템을 말합니다. 이것은 현대 컴퓨터에서 사용되는 고전적인 암호화와 대조됩니다. 양자 암호화의 기본 요구 사항은 양자 컴퓨터를 사용하는 것입니다. 표준 컴퓨터를 사용하여 수행할 수 없습니다.
QKD
양자 암호의 주요 분야는 QKD입니다. QKD는 Quantum Key Distribution의 약자입니다. 완전한 양자 암호화 프로세스를 사용하는 대신 QKD는 양자 효과를 사용하여 기존 암호화 키를 안전하게 배포합니다. 이는 훨씬 더 복잡한 양자 알고리즘이 아닌 입증된 안전한 양자 통신 시스템만 개발하면 된다는 것을 의미합니다. 또한 물리적 요구 사항도 줄입니다. 기술적으로 전체 양자 컴퓨터가 아닌 일반 컴퓨터에는 양자 네트워크 카드만 필요합니다.
양자 역학은 안전한 양자 통신 시스템을 개발하는 데 적합합니다. 권한이 없는 제3자가 침입을 감지하지 않고는 모니터링할 수 없는 양자 통신 채널과 통신하는 방법이 있습니다.
양자 통신 채널의 보안은 몇 가지 매우 최소한의 요구 사항으로 축소될 수도 있습니다. 이러한 조건 중 하나는 합법적인 두 당사자가 서로 인증할 수 있는 방법을 갖는 것입니다. 또 다른 요구 사항은 단순히 양자 역학의 법칙이 적용된다는 것입니다.
QKD의 주요 문제는 상당한 거리에서 양자 정보를 전송하는 것이 어렵다는 것입니다. 현재 연구는 550km만큼 긴 광섬유를 통해 적절한 키 합의 속도를 허용합니다. 이 거리를 넘어서면 잡음으로 인해 신호가 손실되지 않도록 양자 중계기가 필요합니다. 또한 양자 인터넷을 통해 양자 통신을 라우팅하는 것은 어려울 것입니다. 현재 테스트 시스템은 지점 간 경향이 있습니다.
기타 연구 분야
양자 효과는 불신 양자 컴퓨팅 분야에서 활용될 수 있습니다. 여기에서 두 당사자는 서로를 신뢰하지 않고 협력할 수 있습니다. 양자 시스템은 양 당사자가 상대방이 바람을 피웠다는 것을 증명할 수 있도록 설계할 수 있습니다. 그러나 이러한 방법은 특수 상대성 이론과 같은 비양자 효과에도 의존합니다.
두 명의 적이 공모하더라도 수신자가 특정 물리적 위치에 있어야 하는 등 다른 분야에서도 연구가 진행 중입니다. 다른 체계는 사기 능력에 대한 압도적인 시스템 요구 사항을 구현하여 적극적으로 부정직한 수신자도 정직해야 하도록 강제하려고 시도합니다. 이러한 유형의 작업 중 많은 부분이 현재 양자 구현에서 약점을 보여 주었지만 매우 젊은 분야에서 향후 연구를 위한 문을 열어 두었습니다.
양자 통신은 진정한 보안을 위해 몇 가지 사항이 필요합니다. 첫째, 광 전송은 단일 광자를 보낼 수 있어야 합니다. 현재 시스템은 여러 광자를 보내는 레이저를 사용하는 경향이 있습니다. 이론적으로 적은 흔적을 남기지 않고 많은 광자 중 하나를 가로챌 수 있습니다. 그러나 단일 광자 소스 개발에 대한 유망한 연구가 있습니다.
둘째, 광자 검출기는 제조 공차 기반 차이로 인해 도청자가 감지되지 않고 통신 스트림에 자신을 주입할 수 있는 창을 엽니다. 이 문제는 실행 불가능한 요구 사항인 무한히 엄격한 공차 없이는 완전히 해결할 수 없습니다.
결론
양자암호는 양자역학적 효과를 이용한 암호를 말한다. 현재 주요 필드는 양자 통신 방법을 사용하여 기존 암호화 키를 전송하는 Quantum Key Distribution입니다. 양자 암호화는 양자 이후 암호화와 혼동되어서는 안 됩니다.