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양자컴퓨터란?

양자컴퓨터는 1965년 리터드 파인만(Richard Feynman)이 처음 제안한 것으로 양자얽힘(entanglement), 양자중첩(superposition) 등 양자역학의 원리를 이용하여 데이터를 처리하는 컴퓨터를 의미합니다.



양자컴퓨터는 기존 컴퓨터가 0과 1을 조합하여 비트 단위로 연산을 수행하는 것과 다르게 0과 1을 공존시킬 수 있는 큐비트(qubit) 단위로 연산을 수행하여 기존 컴퓨터와 비교할 수 없을 만큼 압도적인 능력을 보입니다. 이에 전 세계 IT기업에서 많은 투자를 받으며 빠르게 기술적으로 성장하고 있습니다.

양자컴퓨터와 비트코인

그렇다면 양자컴퓨터가 향후 비트코인 네트워크를 무용지물로 만들 수 있을까요? 이 질문에 대한 답은 '그렇다'입니다. 비트코인은 타원곡선을 이용한 전자서명 알고리즘을 사용하여 디지털 서명을 하고 SHA-256이라는 암호화 표준을 사용하여 블록을 생성합니다. 이러한 알고리즘 실행을 통해 무작위의 개인키가 공개키를 생성하고 비트코인 프로토콜이 그 해시값을 이용하여 비트코인 주소를 만듭니다. 이때 개인키는 해당 디지털자산 주소에 접근할 수 있는 유일한 수단으로써 개인키를 탈취당할 경우 디지털자산 지갑 속의 비트코인이 모두 탈취당할 위험이 있는데요. 하지만 양자컴퓨터의 뛰어난 연산능력을 기반으로 공개키 생성과 관련한 연산을 반대로 수행해 공개키로부터 개인키를 도출함으로써 비트코인을 무력화시킬 수 있다고 합니다.

양자컴퓨터의 시대를 대비하기 위해 미국을 중심으로 양자내성암호(PQC, post-quantum cryptography)의 개발 및 표준화가 진행 중입니다. 양자내성암호는 양자컴퓨터의 공격에도 버틸 수 있는 새로운 암호 체계를 뜻하며 기존 공개키 방식의 암호 생성 알고리즘에 사용되는 이산로그(discrete logarithms) 대신 다른 문제를 기반으로 암호를 생성합니다.

이외에도 양자 암호 키 분배(QKD, quantum key distribution) 등의 기술적 논의가 이루어지고 있는데요. 암호키 분배는 양자 통신을 하는 각 시스템에 ‘비밀키’를 분배하고 관리하는 기술을 뜻합니다.

양자컴퓨터 시대를 준비하는 디지털자산

1) 카르다노(Cardano, ADA)

카르다노는 ‘하스켈’이라고 하는 독특한 프로그래밍 언어를 사용하고 ‘양자 저항 서명 방식’을 적용하여 양자컴퓨터의 위협에서 벗어날 수 있다고 주장합니다. 카르다노를 대표하는 찰스 호스킨슨은 개발자이기 이전에 수학자이로 본인의 수학적 지식을 이용하여 함수형 프로그래밍이 가능한 하스켈을 선택하였는데요. 하스켈은 희소한 개발자 풀, 적은 버그, 빠른 속도의 계산 등의 특성이 있습니다.

다음으로 Cardano는 타원 암호화 기술인 Ed25519를 사용하여 하드월렛에 대한 지원을 추가함으로써 추후 양자 저항 서명을 비롯한 다양한 서명을 지원하는 확장성을 갖는다고 설명하고 있습니다. 

2) 알고랜드(Algorand, ALGO)

알고랜드는 단순히 양자 저항 기술을 확보하는 것을 넘어 블록체인 소프트웨어와 양자컴퓨팅 하드웨어를 통합하고자 합니다. 최근에는 포스트 양자 암호화 전문가인 Chris Peikert를 영입하였으며, Dr. Zhenfei Zhang 등 강력한 암호화 분야 인재들을 보유하고 있습니다.

3) 타이드코인(TideCoin, TDC)

타이드코인은 양자저항성 알고리즘인 팔콘(Falcon)을 적용한 업그레이드를 통해 기존 비트코인과 차별화하는 디지털자산 프로젝트입니다. 2020년 12월 비트코인톡 커뮤니티에서 최초로 발표되었으며 익명의 오픈소스 프로젝트입니다. 팔콘은 디지털 서명 체계로 비트코인에 적용된 타원곡선을 이용한 전자서명 알고리즘과 카르다노에서 언급된 Ed25519를 대체할 수 있는 차기 양자 저항 기술로 기대되고 있습니다.