| 중국, 세계 첫 대륙 간 양자통신 성공 | ||
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 2017년, 중국과학기술대학 판젠웨이(潘建偉) 연구팀은 세계 첫 양자통신 실험 위성 목표 완성, 세계 첫 양자암호통신 "베이징-상하이 간선" 개통, 세계 첫 대륙 간 양자통신 성공 등 성과를 거두었다. 2018년 1월 19일, 중국과학기술대학은 "모쯔호(墨子號)"의 중계를 통하여 상호 거리가 7,600Km인 중국과 오스트리아 사이에서 양자암호통신을 구현하였다고 밝혔다. 베이징은 비엔나에 크기가 5.34kB인 1장의 "모쯔호" 사진을 전송하였으며 비엔나는 베이징에 크기가 4.9kB인 1장의 슈뢰딩거 사진을 전송하였는데 해당 과정에 80kbit의 양자암호키를 이용하여 1차적으로 암호화하였다. 이번의 양자암호통신은 판젠웨이의 박사연구생 지도교수이자 오스트리아과학원 교수 Anton Zeilinger과 공동으로 완성하였다. "모쯔호"는 베이징 부근의 싱룽(興隆)기지국과 비엔나 부근의 그라츠(Graz)기지국에 대하여 양자 얽힘 분배를 진행하여 2개 기지국 사이에 각자의 암호키를 생성하였다. 다음으로 기지국의 지령에 따라 "모쯔호"는 2개 구간의 암호키에 대한 비트별 배타적 논리합 연산을 진행한 후 해당 결과를 그 중의 1개 기지국에 전송하여 거리가 7,600Km인 중국-오스트리아 사이에서 비밀번호를 형성하였다. 중국과학원은 또한 오스트리아과학원과 대륙 간 양자암호 영상회의를 진행하였는데 해당 회의에서 128비트(Bit) 고급 암호화 표준[1초에 128비트의 시드 키테이블(Seed-Key table) 업그레이드]을 이용하였다. 75분 동안 진행된 영상회의에서 약 2GB 데이터를 전송하였고 중국-오스트리아 양측은 560kbit의 양자암호키를 교환하였다. 기존의 공개키 암호 시스템은 특정 수학 함수의 난이도 계산을 기반으로 하였기에 이론적으로 해킹할 수 있다. 이와 반대로 양자암호키 분배는 현재까지 유일한 무조건 안전한 암호화 방식이다. 통신자는 양자 중첩 상태를 이용하여 정보를 암호화하며 양자 복제 불가능 원리에 의하면 어떠한 도청 행위는 모두 전체 통신 시스템에 간섭을 조성한다. 판젠웨이 연구팀은 10년이 넘는 실험 탐색을 거쳐 양자 얽힘 분배 거리를 수십 Km에서 404Km로 확장하였으며 세계에서 가장 먼거리의 지점과 지점 사이 광섬유 암호키 분배를 구현하여 도시 간 양자통신의 요구를 만족하였다. 그러나 광섬유 또는 지표면 자유 공간에서 전송되는 과정에서 손실이 비교적 크기에 양자통신 거리는 수백 Km를 벗어나지 못하였다. 연구팀은 지구에서 임의의 2개 지점 사이 양자 통신을 구현하기 위해 "우주-지상 연결"을 이용한 방안을 선택하였다. 광자가 지표면과 위성 사이에서 전송되는 과정에서 경과하는 거리가 대부분 진공이기에 생성되는 소모 및 결잃음(Decoherence) 정도를 무시할 수 있다. 2016년 8월, 판젠웨이 연구팀은 세계 첫 양자통신실험위성 "모쯔호"를 500Km 높이의 지구 근접 궤도에 발사하였으며 또한 "모쯔호"를 협력하여 실험을 진행할 허베이(河北) 싱룽, 신장(新疆)난산(南山), 칭하이(青海)더링하(德令哈), 윈난(雲南)리장(麗江) 및 시짱(西藏)아리(阿裡)에 위치한 5개 기지국도 잇따라 건설하였다. 2017년 "모쯔호"는 1년 내에 1,200Km를 초과하는 위성-지구 간 미끼 상태(Decoy state) 양자암호키 분배, 1,200Km 거리에서의 위성-지구 간 양자 얽힘 분배 및 벨 상태(Bell States) 측정, 지구-위성 간 양자 원격전송(Quantum teleportation) 등 3대 과학 목표를 완성하였다. 해당 3종 획기적 실험은 글로벌 양자통신 네트워크를 구축하는 토대이다. 실험 결과에 의하면 1,200Km의 양자암호키 분배를 통하여 위성 링크(Satellite link) 효율은 광섬유에 비하여 20개 이상의 수량급이 증가되었다. 현재 "베이징-상하이 간선"과 "모쯔호"의 위성-지구 간 연결을 완성하였다. 2017년 9월말, 세계 첫 양자암호통신 간선인 "베이징-상하이 간선"이 정식으로 개통되었는데 전체 길이는 2,000Km이고 지난(濟南)과 허페이(合肥)를 경과한다. 또한 싱룽기지국은 광섬유를 통하여 베이징의 많은 양자통신 네트워크 지역과 연결되었다. 정부기관, 은행 및 보험회사에서는 실제 응용을 통하여 양자 통신 주요 네트워크를 테스트하고 있다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/1/400638.shtm |
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