《과학기술을 발전시키는것은 현시기 사회주의위업을 고수하고 인민대중중심의 우리 식 사회주의를 더욱 빛내이기 위하여 나서는 절실한 문제입니다.》 (
최근시기 정보통신기술의 세계적발전추세에서 주목되는 점은 많은 나라들이 21세기 지식경제시대에 맞는 전략적인 과학기술발전계획을 작성, 집행하는데서 량자정보처리 및 량자통신기술을 중심고리의 하나로 보고 이 분야에서 국제적패권을 쥐기 위해 필요한 과학기술인재양성사업과 과학연구사업, 제품개발사업에 큰 힘을 넣고있는것이다.
량자정보기술이란 ?
량자정보학은 량자력학과 정보과학이 서로 결합되여 생긴 새로운 과학분야로서 21세기의 주목되는 첨단과학분야로 인정되여 최근시기 급속한 발전이 이루어지고있는 전망성이 큰 학문분야이다.
량자정보기술이란 량자력학적대상 실례로 개별적인 포톤이나 개별적인 전자들의 량자력학적상태를 정보나르개로 리용하고 량자물리학의 기묘한 특성들을 정보처리기술에 적용하는 새로운 형태의 정보통신기술을 말한다.
현재 우리가 활용하고있는 정보기술에서 정보나르개는 고전물리학의 대상으로서 실례로 높은 전압과 낮은 전압, 전류가 흐른다와 흐르지 않는다 등의 고전적상태들을 수자 0과 1에 대응시켜 주어진 대상의 정보들을 표현하며 그것들을 통신로를 통하여 전송하고 처리한다.
량자암호통신기술은 통신의 비밀보장을 자연의 기본원리인 량자력학의 법칙에 의하여 담보하므로 도청이 원리적으로 불가능하며 그 안전성이 절대적으로 담보되는 새로운 암호통신기술이다. 이처럼 량자력학적대상들에서 나타나는 기묘한 성질들이 정보처리에 리용되기 시작함으로써 종전에는 상상조차 할수 없었던 새로운 정보처리 및 통신기술들이 련이어 개발되고있으며 정보처리기술에서의 질적비약을 담보해주는것으로 하여 21세기의 전망성이 큰 정보처리기술이라고 인정되고있다.
1. 왜 량자정보기술이 오늘날 세계적으로 큰 주목을 끌고있는가?
량자정보과학은 량자력학과 정보과학이 서로 결합되여 생긴 새로운 첨단경계과학으로서 량자력학응용의 새로운 경지를 개척하였을뿐만아니라 21세기 정보과학의 발전 특히 량자정보기술의 발전을 위한 새로운 원리와 방법을 제공해주고있다. 량자정보리론의 기초를 마련한 선행연구자들의 의도는 원래 량자력학을 보조적으로 리용함으로써 고전정보처리과정들을 보다 완성하는것이였으나 연구가 심화됨에 따라 량자력학의 근본원리들이 고전정보리론과 결합되면서 질적으로 새로운 정보처리기술을 제공해준다는것이 증명되게 되였으며 마침내 량자정보분야는 하나의 새로운 첨단과학분야로 인정되여 오늘날 급속한 발전의 전성기를 맞이하고있다.
1994년에 물리학자 쇼어(P. Shor)는 량자콤퓨터상에서 큰 수의 씨인수분해를 가능하게 하는 량자산법 즉 《쇼어알고리듬》을 개발함으로써 큰 수의 인수분해의 어려움에 기초하고있는 공개열쇠암호체계의 안전성을 밑뿌리채 뒤흔들어놓았다. 그것은 당시 200자리수의 큰 수를 인수분해하는데 가장 강력한 콤퓨터를 써도 수천년 걸릴것으로 보고있었는데 일단 량자콤퓨터만 개발된다면 이러한 계산을 쇼어알고리듬을 리용하여 단 몇분동안에 수행할수 있다는것을 증명하였기때문이다. 즉 이제는 공개열쇠암호체계의 안전성에 더 이상 기대를 가질수 없게 되였다. 바로 이러한 난점을 극복할수 있게 하여주는것이 량자암호기술이다. 이러한 량자암호통신에서는 량자력학의 불확정관계와 측정의 고유한 특정에 의하여 송신자와 수신자들은 통신로에 접근한 도청자의 존재를 알아낼수 있으며 따라서 량자암호통신에 대한 그 어떤 도청전략이든 실패를 면할수 없다.
이상에서 설명한바와 같이 원리적으로 해득불가능한 량자암호기술과 현재의 콤퓨터와는 비교조차 할수 없는 초대규모의 병렬처리기능을 가진 량자콤퓨터의 개발은 량자력학의 다종다양하고 기묘한 특성들을 리용하는 량자정보기술에 의하여 가능해지고있으며 최근시기 세계적으로 나노기술을 독점하려고 치렬한 기술개발경쟁을 벌리고있는 주요한 리유의 하나도 바로 누가 먼저 량자콤퓨터를 만들어내겠는가와 관련되여있다.
2. 실용화단계에 들어선 량자암호통신기술
량자암호는 량자정보과학분야에서 가장 먼저 실험적으로 성공한 분야로서 이미 세계의 여러 나라들에서는 본격적인 실용화단계에 진입하고있다. 최초의 량자암호통신실험은 1989년에 미국의 IBM회사의 토마스-마트슨 연구쎈터의 리론물리학자인 벤네트(C.H.Bennett)와 브라싸드(G.Brassard)에 의하여 진행되였는데 당시 송신자와 수신자사이의 통신거리는 30cm정도였다.
2003년초에 스위스의 제네바에 있는 id Quantique회사와 미국의 뉴욕에 있는 Magic Technology회사는 세계에서 처음으로 량자암호열쇠전송장치를 상품화하는데 성공하였다. 물론 전송거리는 벤네트가 최초의 실험에서 보여준 30cm보다는 훨씬 길다. 현재 시장에서 판매류통되는 량자암호통신기제품의 전송거리가 수십km정도이다. Magic회사제품의 가격은 10만US＄정도이다.
특히 2013년 판건위원사가 이끄는 어느 한 나라의 량자통신국가중점실험실에서는 세계에서 처음으로 지상대인공지구위성 사이의 량자암호통신실험에 성공함으로써 전지구적인 량자암호통신망을 구축하기 위한 연구에서 돌파구를 열어놓았으며 그 전송거리는 이미 400km에 달한다. 이에 기초하여 2016년 8월 세계에서 처음으로 량자과학실험위성《흑자》호를 발사하여 량자암호통신기술의 실용화에서 큰 전진을 이룩하였다.
3. 량자콤퓨터개발에서의 특기할 사변
최근에 실용량자콤퓨터의 출현을 20~30년후로, 즉 2040년대로 보고있던 전문가들의 예상을 뒤집어엎는 일이 벌어졌다. 2013년 5월 카나다의 D-Wave라는 모험기업(venture enterprise)이 제작한 량자콤퓨터를 Google과 NASA(미항공우주국)가 각각 구입하고 동시에 량자인공지능개발연구소를 공동으로 설립하였다는 새 소식이 전해지면서 갑자기 량자콤퓨터가 실용단계에 들어섰다는것을 세계가 알게 되였다.
만일 조합최적화문제를 충분히 풀수 있는 콤퓨터가 있으면 인공지능분야에서 기계학습, 화상 및 음성인식, 게놈해석, 단백질합성, 일정짜기, 위험분석과 같이 고전콤퓨터가 가장 어려워하는 문제령역에서 획기적인 기술돌파가 이루어지게 되며 학술연구기관들, 항공회사, 제약회사, 금융기관 등이 그러한 콤퓨터를 구입하고 리용하는 주요사용자로 된다.
IBM회사는 10~20년후로 예견하였던 실용량자콤퓨터의 시장판매를 5년이내로 앞당기겠다고 발표하였는데 이것은 D-Wave회사가 자기들의 최대의 경쟁자임을 스스로 시인한것으로 된다. 또한 최근에 발표된 자료에 의하면 일본은 2020년에 량자콤퓨터의 실물을 공개할 예정이라고 한다.
4. 량자정보기술개발의 발전전망
어느 한 학자는 《량자정보과학의 발전과 전망》이라는 글에서 20세기의 제3차 산업혁명이 미소전자기술, 초대규모집적회로제조기술, 계산기기술과 통신망기술 등이 결합되여 형성된 오늘날의 《전자산업》 (반도체산업)이라고 말할수 있다면 오늘날의 제4차 산업혁명은 나노기술, 나노부분품제조기술, 량자콤퓨터기술, 그리고 량자통신기술 등이 결합되여 형성되게 될 미래의 《량자산업》이라고 말할수 있다고 썼다.
최근 10여년동안에 량자정보론은 탄생한 때로부터 급속히 발전하였으며 이미 광범한 과학과 기술령역에서의 응용전망을 충분히 과시하였다.이 새로운 과학분야는 이미 그리고 현재도 많은 과학기술적인 문제점들을 수많이 제기하면서 하나의 새로운 광대한 연구령역을 형성하면서 부단히 사람들의 이목을 집중시키는 휘황한 성과로 주목을 받고있다.
량자정보론의 탄생과 발전은 과학방면에서뿐만아니라 기술적방면에서도 중대한 영향을 미치고있다. 그의 발전전망은 량자정보기술산업(QIT)이다. 그것은 광대한 IT산업의 시대를 갱신할수 있는 다음단계의 기대가 촉망되는 새로운 정보기술산업이다. 량자정보론은 현재의 정보기술의 물리적한계를 돌파하고 새로운 정보기능을 개척해주고있으며 정보과학의 지속적발전을 제공하는 원리와 방법을 제공해주고있는것으로 하여 IT산업의 면모를 갱신하는 추동력으로 되고있으며 IT산업의 철저한 변혁방향을 제시해주고있으며 이 방향에서 대량적이고 신속히 그리고 효과적인 각양각색의 새로운 학문분야들을 탄생시키고있는데 그것은 앞으로 반드시 정부급에서의 정보관리와 금융안전 및 국방과학기술에 매우 큰 영향을 미치게 될것이다.
량자정보통신기술은 앞으로 군사기술분야에서 전면적인 도입이 더욱 다그쳐지고 그 전략적의의는 날로 커질것으로 보인다. 량자암호가 실용화되면 그것은 우선 절대적인 보안이 필요되는 국방, 금융, 외교 등 핵심기간통신망으로 될것으로 보고있으며 전화망이나 인터네트상에도 도입되여 일반사용자들사이의 통신의 보안을 담보해주게 될것이다. 그리고 지상대 위성사이에 량자암호통신이 실용화된다면 가까운 앞날에 손전화에까지 량자통신기술이 도입될것으로 보고있다.
우리는 앞으로 전략적시야를 가지고 량자통신 및 량자콤퓨터개발과 관련한 기초리론연구와 제작 및 도입의 결합을 실현함으로써 국내에서의 량자정보기술제품개발과 도입을 빨리 다그쳐나갈것이다.
