| 세계 최초로 펄스수가 가장 적고 안전거리가 가장 먼 양자 암호키 분배 구현 | ||
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 최근, 중국과학기술대학교 궈광찬(郭光燦) 원사가 이끄는 중국과학원 양자정보중점실험실 연구팀은 세계 최초로 패킷 펄스수가 가장 적고 안전거리가 가장 먼 RRDPS 프로토콜을 구현함으로써 실제 통신채널 조건에서 동 프로토콜에 존재하던 패킷 펄스수가 너무 많고 효율이 낮은 문제를 해결하였다. 해당 성과는 최근 세계적으로 권위적인 "Nature Communications" 학술지에 게재되었다. RRDPS는 일본과 미국의 과학자가 2014년에 제안한 신형 양자 암호키 분배 프로토콜이다. 해당 프로토콜은 신호 교란 파라미터를 모니터링할 필요가 없기에 즉시 도청자 정보량에 대한 추정을 달성할 수 있다. 실제 응용 과정에서 불필요한 채널 교란 모니터링이 가져다주는 시스템 간소화 및 높은 부호오류율 허용 등 장점은 학술계의 흥미를 불러일으켰다. 하지만 해당 프로토콜은 안전성 인증을 위한 계산이 명확하지 않기에 도청자 공격 행위, 시스템 부호오류율, 정보 누설의 내재적 관계를 정량적으로 기술할 수 없다. 또한 실험을 통한 효과적 측정 장치가 복잡하기에 해당 프로토콜의 실용화는 제한을 받고 있다. 이를 해결하기 위하여 연구팀은 우선 이론적 차원에서 RRDPS 프로토콜의 안전성 증명을 보완하였다. 도청자의 일반적 collective 공격 모델을 구축하는 한편 코딩상태의 각개 펄스에서 랜덤 위상(Random Phase)이 도청자 보조상태에 미치는 결어긋남(Decoherence) 효과를 충분히 고려하였고 이를 통해 도청자가 암호키 정보에 대한 빈틈없는 경계를 형성하였다. 상기 참신한 안전성 인증은 물리적 차원에서 RRDPS 프로토콜의 안전성 메커니즘을 정리하였을 뿐만 아니라 RRDPS 성능도 뚜렷이 향상시켰다. 아울러 기타 고차원 QKD 프로토콜의 안전성 증명을 위해 새로운 아이디어를 제공하였다. 시뮬레이션 계산 결과 RRDPS 프로토콜의 암호키 형성률, 안전거리 등 핵심지표는 모두 뚜렷하게 향상되었고 이에 필요한 펄스 패킷수 L도 원시 프로토콜에 비해 크게 감소되었다. 실험을 통해 30km 광섬유 통신채널에서 오류 검출이 필요하지 않는 암호키 분배를 구현하였다. 만약 통신채널 교란 파라미터를 결합할 경우 안전거리를 140km에 도달시킬 수 있다. 해당 성과는 고차원 양자 암호키 분배와 관련한 안전성 분석 이론 및 방법을 다양화하고 시스템의 실용성을 높이는데 중요한 의미가 있다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/4/408519.shtm |
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