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양자키 분배로 숨은 양자해커문제 해결
  • 등록일2013.09.30
  • 조회수295


최근 중국과학기술대학교 판젠웨이(潘建伟, Pan Jianwei)원사, 장창(张强, Zhang Qiang)교수, 천텅윈(陈腾云, Cheng Tengyun)교수 및 청화대학교 마슝펑(马雄峰, Ma Xiongfeng)조교수 등이 공동연구팀을 구성하고, 미국 스탠포드 대학교에서 개발한 업컨버젼(upconversion) 단일광자탐지기(single photon detector)를 이용하여 측정기기와 관련 없는 양자키 분배를 세계에서 처음으로 실현하고 현실 환경 중 단일광자 탐지시스템이 해커의 공격을 쉽게 당할 수 있는 안전문제를 해결하여 양자키 분배시스템의 안전성을 대폭 높였다.

연구성과가 2013년 9월 24일 출판된 국제 권위 물리학술지인 『Physical Review Letters』지에 개재됐다.

양자키 분배는 양자물리와 정보학을 기반으로 하고 가장 안전적인 암호방식으로 간주된다. 이론상 양지키 분배가 무조건적 안전성을 지니고 있으나 최초의 가설에 의하면 이상적인 단일 광자원 및 단일광자 탐지기를 사용해야 함으로 실제 상황에서 실현하기 힘들다. 이로써 양자키 분배시스템이 다양한 잠재적인 위험을 직면하고 있다. 탐지시스템에 대한 기지이나 미지의 공격을 해결할 수 있는 양지키 분배시스템이 존재하는가?

이러한 구상을 기반으로 판젠웨이 연구팀이 독립 레이저광원의 간섭기술을 발전시키고 미국 스탠퍼드대학교와 제휴하여 현재까지 세계에서 가장 선진적인 실온 통신대역 단일광자탐지기인 PPLN(Periodically poled lithium niobate) 도파관기반의 업컨버젼(upconversion) 탐지기를 개발했다.

그리고 이를 기반으로 청화대학교 마슝펑교수의 이론분석을 활용하여 측정 장비와 상관하지 않은 안전적 양지키 분배를 세계에서 처음으로 실현했다. 이 실험은 탐지시스템에 대한 공격을 피할 수 있음으로 탐지시스템의 잠재적 안전문제를 해결한다. 이외에 이 실험시스템이 미끼상태(decoy state)프로그램을 사용함으로 비이상적 관원시스템의 안정성을 동시 보장한다.

판젠웨이가 이끈 연구팀이 광섬유기반의 도시권, 도시간 양자비밀통신 등 분야에 체계적인 선도연구를 실시하고 여러 창조적 성과를 거뒀다. 2007년 100km 미끼상태 양자키 분배를 국제에서 처음으로 실현했으며, 2008년 미끼상태 기반의 광섬유 양자통신원형시스템을 실현하고 허페이(合肥)시에 세계 첫 광양자 전화네트워크를 구축했다.

관련 논문 링크 : http://prl.aps.org/abstract/PRL/v111/i13/e130502

정보출처 : http://paper.sciencenet.cn//htmlpaper/201392613452018530380.shtm