PE Notes · 보안
양자컴퓨터와 PQC
큐비트의 중첩·얽힘이 RSA·ECC를 흔드는 지점과, QKD의 물리 보안과 PQC의 수학 보안을 같은 표에 올려 전환 순서를 정리합니다.
공개키 암호의 전제는 “큰 수의 소인수분해와 이산대수는 고전 기계로는 오래 걸린다”입니다. 충분한 가 모이면 Shor 알고리즘이 그 전제를 접습니다. 대응은 두 갈래입니다. 광자 채널로 키를 나누는 와, 양자 기계로도 풀기 어려운 문제에 기대는 입니다. 이 글은 단위부터 위협, 그리고 전환 순서를 한 장에 둡니다.
큐비트와 위협 축
고전 비트는 0 또는 1입니다. 큐비트는 측정 전까지 두 상태를 함께 들고, 얽힌 쌍은 떨어진 자리에서도 한 묶음으로 움직입니다.
| 비교축 | 고전 컴퓨터 | 양자 컴퓨터 |
|---|---|---|
| 단위 | 비트 (0 또는 1) | 큐비트 (중첩) |
| 연산 | 결정론적 순차·병렬 | 확률적 중첩·얽힘 |
| 강점 | 범용, 안정 | 소인수분해·탐색·양자 시뮬 |
| 한계 | 특정 NP형 문제에 느림 | 오류율, 큐비트 수, 극저온 |
| 개념 | 한 줄 |
|---|---|
| 측정 전까지 0과 1이 함께 있다. | |
| 한 쪽 측정이 다른 쪽 상태를 규정한다. | |
| 간섭 | 정답 진폭은 키우고 오답은 상쇄한다. |
| 소인수분해·이산대수를 다항 시간에 푼다. RSA··DH가 표적이다. | |
| Grover 알고리즘 | 무작위 탐색을 √N으로 줄인다. AES는 키를 두 배로 키운다. |
시대의 기계는 아직 범용 해독기가 아닙니다. 다만 지금 암호화된 트래픽을 모아 두고 나중에 푸는 는 전환을 미룰 이유를 지웁니다. QML 토픽이 학습 이점을 본다면, 여기서는 같은 큐비트가 암호 전제를 흔드는 쪽을 봅니다.
QKD와 물리 채널
QKD는 수학 가정이 아니라 측정이 상태를 바꾼다는 물리 법칙에 기대어 키를 나눕니다. BB84가 대표입니다. 보낸 쪽과 받는 쪽이 기저만 공개로 맞추고, 일치한 비트만 키로 남깁니다. 도청자가 끼면 오류율이 뜹니다.
| 비교축 | QKD | PQC |
|---|---|---|
| 보안 근거 | 양자 물리 (정보이론) | 계산 복잡도 (수학 가정) |
| 인프라 | 전용 광섬유·위성 | 기존 인터넷 |
| 적용 범위 | 점대점 키 배포 | 범용 소프트웨어 |
| 성숙도 | 시범·특수망 | NIST 표준 확정, 전환 시작 |
| 비용 | 높다 | 알고리즘 교체 수준 |
| 권장 자리 | 국가·금융 중심망 | TLS·IoT·일반 서비스 |
QKD의 값은 도청을 원천에서 드러내는 데 있고, 값은 거리와 장비에 묶입니다. 인터넷 전면 대체재는 아닙니다.
PQC 표준과 전환
PQC는 격자·해시·코드처럼 양자 기계에도 알려진 빠른 풀이가 없는 문제에 공개키를 다시 세웁니다. NIST는 키 캡슐화와 서명을 표준으로 고정했습니다.
| 알고리즘 | 기반 | 용도 |
|---|---|---|
| ML-KEM (Kyber) | 격자 (LWE) | 키 캡슐화 |
| ML-DSA (Dilithium) | 격자 (Module LWE) | 서명 |
| SLH-DSA (SPHINCS+) | 해시 | 서명 (보수적 백업) |
| FALCON | 격자 (NTRU) | 짧은 서명 |
권고는 한 번에 갈아끼우지 않는 것입니다. 기존 암호와 PQC를 같이 돌리다가, 구현이 안정되면 단독으로 옮깁니다. 인증서와 CA까지 바꾸지 않으면 TLS 한 층의 교체는 중간에 끊깁니다. 이 학습에서 아직 좁다면, 암호에서는 “지금 모인 암호문이 내일의 평문”이 될 수 있다는 쪽이 더 가깝습니다.