표준硏-국보硏, 20km 구간에서 국내 첫 양자직접통신 성공

한국표준과학연구원이 국가보안기술연구소와 공동으로 20km 구간에서 양자직접통신을 구현하는 데 성공했다. 한국표준과학연구원 제공

한국표준과학연구원이 국가보안기술연구소와 공동으로 20km 구간의 광통신망에서  ‘양자직접통신(Quantum Direct Communication)’을 구현하는 데 성공했다고 3일 밝혔다. 

양자직접통신은 양자통신의 한 방식으로 세계적으로도 기초 연구단계에 있는 첨단 통신 기술이다. 국내에서 양자직접통신 기술을 개발해 시연까지 성공한 건 이번이 처음이다. 

그간 양자통신은 양자 암호키를 이용하는 양자암호통신이 가장 활발히 개발돼 상용화 수준에 도달해 있다. 국내에서도 2017년 SK텔레콤이 112km 구간에서 유선 양자암호통신에 처음 성공했다. 한국과학기술연구원은 2017년 50m 거리에서 무선으로 양자 암호키를 전송하는 무선 양자암호통신에 처음 성공한 뒤 현재 KT와 공동으로 상용화 연구를 진행하고 있다. 

중국은 올해 1월 중국과학기술대 연구진이 베이징에서 상하이에 이르는 2000km 구간에서 유선 양자암호통신에 성공했다. 

양자암호통신이 양자 상태의 광자에 정보를 담아 전송할 때 송신자와 수신자가 안전하게 정보를 주고받을 수 있도록 비밀키를 사용하는 방식이라면, 양자직접통신은 비밀키 없이 광자에 직접 정보를 실어 전달한다. 

박희수 표준연 양자기술연구소장은 “비밀키를 나눠 갖는 양자키분배 방식의 양자암호통신은 사용자가 늘어날수록 대량의 비밀키를 관리해야 하는 어려움이 있다”며 “양자직접통신은 메시지를 직접 광자에 실어 보내는 만큼 이런 문제가 없다”고 말했다. 

해킹도 원천적으로 불가능하다. 박 소장은 “양자직접통신을 시연할 때 광자 한 쌍(2개)을 이용해 비트(bit) 하나를 보냈다”며 “인증된 수신자가 아니면 풀 수 없는 방식으로 정보를 인코딩해서 보내기 때문에 해킹에서 안전하다”고 설명했다. 

이번에 개발된 양자직접통신 기술은 향후 KT, SK텔레콤 등 산업계가 양자키분배 방식의 양자암호통신을 상용화할 때 해당 기술의 성능을 평가하고 보안성을 검증하는 데 활용될 전망이다. 

장기적으로는 양자 네트워크 확장에도 쓰일 수 있다. 박 소장은 “이번에 20km 시연에서는 표준연과 한국과학기술정보연구원, 국가보안기술연구소 등 3개 기관을 연결했다”며 “향후 여러 기관의 양자컴퓨터를 연결하는 데 양자직접통신을 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 

연구진은 2016년 양자직접통신 기술 개발을 시작해 지금까지 국제학술지에 4편의 논문을 발표하고, 국내 특허와 국외 특허를 각각 3건 출원하는 등 관련 기술 선점에도 성과를 냈다. 박 소장은 “이번 성과는 양자통신 요소 기술뿐만 아니라 양자컴퓨팅 기술 개발을 위한 시금석이 될 것”이라고 말했다. 

[이현경 기자 uneasy75@donga.com]