양자암호 상용화 기술

최신 공개 키 암호 시스템은 최근 강력한 양자 컴퓨터에 대한 보안 결함에 취약했을 수 있습니다. 양자 암호 시스템은 잠재적인 솔루션으로 많은 주목을 받았습니다.

양자 암호 시스템은 다음을 기반으로 보안을 보장하는 양자 키를 사용합니다. 양자 물리학 계산상의 복잡성보다는 따라서 그들은 더 안전하다고 믿어집니다.

양자 암호 시스템을 구현하기 위한 필수 기술은 양자 키 배포(QKD)입니다. QKD를 상용화하기 위해서는 두 가지 핵심적인 기술적 어려움을 해결해야 합니다. 하나는 통신거리이고, 다른 하나는 일대일(1:1) 통신에서 일대다(1:N) 또는 다대다(N:N) 네트워크 통신으로의 확장이다.

의 연구팀 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)이 실용적인 TF QKD 네트워크를 성공적으로 시연했다. 이것은 캐나다 토론토 대학교에 이어 세계에서 두 번째로 TF QKD 네트워크의 실험적 시연입니다.

연구팀은 편광, 시간, 파장분할 다중화를 기반으로 2대다(XNUMX:N) 네트워크로 확장 가능한 새로운 TF QKD 네트워크 구조를 제안했다. 링 네트워크 구조를 기반으로 한 토론토 대학의 첫 번째 데모와 달리 연구팀의 아키텍처는 스타 네트워크를 기반으로 합니다. 링 구조의 양자 신호는 링에 연결된 모든 사용자를 통과해야 합니다. 그러나 별 구조는 중심만 통과하므로 보다 실용적인 QKD 시스템을 구현할 수 있습니다.

팀은 이 TF QKD 시스템에 플러그 앤 플레이(PnP) 구조를 적용했습니다. 많은 제어 시스템을 사용하여 두 사용자의 서로 다른 광원에서 방출되는 두 양자 신호의 구별성을 유지하는 기존의 TF QKD 시스템과 달리 이 새로운 PnP TF QKD 아키텍처에서는 중간 제XNUMX자가 초기 신호를 생성하여 두 사용자 모두에게 전송해야 합니다. 단일 광원을 사용하여 신호를 왕복하여 제XNUMX자에게 반환합니다.

결과적으로 사용자는 본질적으로 동일한 파장을 가지며 채널의 복굴절 효과는 편광 드리프트를 자동으로 보상합니다. 또한 두 신호는 동일한 경로를 따르지만 방향이 다르기 때문에 도달 타이밍은 항상 동일합니다. 따라서 연구팀이 개발한 아키텍처는 위상 컨트롤러만 사용하여 구현할 수 있습니다. 연구원들은 아키텍처를 기반으로 하는 TF QKD 네트워크의 실험적 시연을 완료했습니다.

한상욱 양자정보센터장 말했다, “QKD 상용화의 두 가지 걸림돌을 해결할 수 있는 가능성을 보여주는 의미 있는 연구 성과로, 해당 연구를 주도하는 핵심 기술을 확보하게 됐다”고 말했다.

저널 참조 :

1. 박찬철 우명경 박비케이 et al. 편광, 파장 및 시분할 다중화를 기반으로 하는 2xN 트윈 필드 양자 키 분배 네트워크 구성. npj 양자 정보 8, 48(2022). DOI: 10.1038/s41534-022-00558-8