안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
양자역학에서 관찰하면 상태가 붕괴한다는 말은 미시 세계의 독특한 물리적 현상을 뜻합니다. 전자나 광자처럼 아주 작은 입자들은 관찰하기 전에는 여러 위치와 상태에 확률적으로 동시에 존재하는 중첩 상태를 유지합니다. 여기서 관찰이란 인간의 시각적 확인이 아니라 입자의 위치를 알아내기 위해 빛을 비추거나 다른 입자를 충돌시키는 물리적 측정 행위를 의미합니다. 워낙 크기가 작다 보니 상태를 확인하려고 쏘아 보낸 빛 알갱이 하나만 부딪혀도 원래의 중첩 상태가 깨지고 하나의 상태로 고정되는데, 이를 양자 붕괴라고 합니다. 측정하는 행위 자체가 대상에 거대한 변화를 주기 때문에 관찰당했음을 자연스럽게 알게 되는 원리입니다.
이러한 특성을 활용한 것이 양자보안입니다. 송신자가 양자 상태에 암호키를 담아 보낼 때 누군가 중간에서 이를 가로채려고 관찰을 시도하면 양자 붕괴가 일어나 데이터가 변형됩니다. 수신자는 신호가 깨진 것을 보고 도청 시도를 즉각 감지할 수 있어 해킹이 원천 차단됩니다. 이때 노이즈를 걸러내고 신호의 신뢰성을 높이기 위해 두 개의 검출기에 동시에 신호가 잡힐 때만 진짜 데이터로 인정하는 기술을 2중검출이라고 부릅니다.
양자의 시대는 분야에 따라 이미 시작되었거나 다가오는 중입니다. 양자보안은 이미 통신사와 금융권 등에서 상용화되어 쓰이고 있으며, 신약 개발이나 소재 시뮬레이션에 쓰이는 초기 단계의 양자컴퓨터도 활발히 연구 중입니다. 다만 기존의 암호 체계를 바꿀 만큼 완벽한 오류 수정 능력을 갖춘 범용 양자컴퓨터가 보편화되는 완전한 양자의 시대는 대략 10년에서 15년 뒤인 2030년대 중후반 이후가 될 것으로 학계는 내다보고 있습니다.