• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.38 no.1
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• pp.1-8
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• 2023

In this research, policies, and technology trends associated with quantum computers were examined, and through this, implications for domestic methods were derived. It is not a guarantee that developing quantum computing technology suited for domestic use would be successful to emulate the success stories of technology-leading nations. Technology leaders like the United States, China, and Europe are putting together strategic technology blocks to compete for technological hegemony. Adapting to and exploiting this trend will help us develop future technologies and secure market competitiveness. The dominant technology in the area of quantum computing has not yet been established. In the future, there will be fair competition in every specific technology area. At this point, it may be claimed that making audacious decisions will still lead to technological superiority.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.30 no.2
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• pp.22-31
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• 2015

양자시스템을 모사하기 위한 양자컴퓨터의 가능성이 논의된 이후 약 30년이 지난 현재, 물리학 실험실에만 국한했던 양자역학은 정보이론, 보안, 통신, 컴퓨팅 등 기존 정보통신분야와의 결합을 통해 응용 가능성을 보여주는 연구가 진행되었고 통신분야에서는 절대 보안성을 가진 양자키 분배 시스템을 사용한 암호통신장비가 판매되고 있는 등 가시적 성과를 내고 있다. 또한, 컴퓨팅분야에서는 이온포획, 초전도, 스핀트로닉스 등 여러 가지 물리현상을 이용한 큐빗의 가능성을 보여주고 있으며 양자컴퓨팅 알고리즘 및 적용분야에 대한 연구가 진행 중이어서 멀지 않은 장래에 고전 컴퓨터보다 적어도 다항식적 속도향상을 갖는 양자컴퓨터가 등장할 전망이다. 본고에서는 선진국에서 진행되고 있는 양자통신 및 양자컴퓨팅 관련한 기술개발 동향을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2024.01a
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• pp.427-430
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• 2024

본 논문에서는 그리드 컴퓨팅에서의 안전한 통신을 위한 양자내성암호 기반 사용자 인증 및 키 교환 프로토콜을 구현하고 성능을 측정한다. 디지털 서명을 통해 사용자를 검증하고 암호키를 교환하여 신뢰할 수 있는 사용자들만이 그리드 컴퓨팅에 참여할 수 있도록 한다. 사용자 인증과 키 교환 과정에 NIST 선정 표준양자내성암호인 ML-DSA와 ML-KEM을 적용하여 양자컴퓨터를 이용한 공격에도 안전할 것으로 기대된다. 본 논문에서는 양자내성암호를 적용한 프로토콜이 기존의 현대암호 기반 전자서명이나 키 교환 과정에 비해 양자내성과 동시에 준수한 사용성을 지녔음을 보인다. 이를 통해 그리드 컴퓨팅의 시스템의 P2P 특성에서 기인하는 보안 문제를 해결하고, 기존에 주로 내부망이나 실시간 스트리밍 서비스에서 활용되던 그리드 컴퓨팅의 인터넷 환경으로의 확장 가능성을 제시한다.

• Journal of the Korea Society of Computer and Information
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• v.28 no.3
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• pp.1-9
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• 2023

In this paper, we identify the factors that hinder the application of quantum computing technology to solve meaningful real-world problems, and suggest related research trends and directions. To this end, we summarize the basic knowledge of quantum mechanics from the perspective of computer science, which is necessary to understand the difficulties in applying quantum computing technology, and analyze the currently commercialized quantum computers and quantum programming layers from the literature. Through an analysis of the current status and utilization of cloud-based commercial quantum computing services, we identify four factors that currently hinder the practical application of quantum computing: high barriers to entry for quantum computer programming, constraints on noisy intermediate-scale quantum computers, a still-growing open source ecosystem, and difficulties in simulating realistic problem sizes, and suggest trends and directions for related research. In doing so, it is expected to contribute to laying the groundwork for practical applications of quantum computing technology.

• Review of KIISC
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• v.32 no.1
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• pp.57-63
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• 2022

공개키 암호에 치명적인 위협이 될 것으로 예상하는 양자 컴퓨터가 빠르게 발전하면서, 암호학계에서는 공개키 암호를 대체하기 위한 양자 내성 암호 개발이 주요 화두로 떠올랐다. 이와 더불어 양자 컴퓨팅 환경에서의 대칭키 암호 및 구조의 안전성에 관해서도 많은 연구가 제안됐다. 하지만, 해시함수에 대한 분석은 2020년 Hosoyamada와 Sasaki가 양자 컴퓨팅 환경에서 해시함수의 충돌쌍 공격을 제안하면서 비로소 연구자들의 관심을 받기 시작했다. 그들의 연구는 양자 컴퓨터를 이용할 수 있는 공격자가 고전 컴퓨터만을 이용할 수 있는 공격자보다 해시함수의 더 많은 라운드를 공격할 수 있음을 보여준다. 또한, 양자 컴퓨팅 환경에서 해시함수의 충돌쌍을 찾는 문제는 해시함수 자체의 안전성에도 영향이 있지만, 양자 내성 암호의 안전성에도 영향을 준다는 점에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 해시함수 충돌쌍 공격이 수행되는 양자 환경과 기 제안된 양자 충돌쌍 공격을 제시한다.

• Review of KIISC
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• v.32 no.1
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• pp.7-17
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• 2022

양자컴퓨터 개발이 가속화됨에 따라 기존 암호 기술이 기반하고 있는 수학적 난제가 실시간으로 해결될 수 있다는 문제점에 현실화되고 있다. RSA와 타원곡선 기반의 공개키 암호와 해시함수를 활용하여 만든 블록체인 역시 양자컴퓨터에 의해 해킹 가능성이 높아지고 있다. 블록체인 상에서 데이터 위·변조를 어렵게하기 위한 장치로 사용한 암호가 양자컴퓨터상에서 동작하는 양자알고리즘에 의해 해킹된다면 블록체인으로 보호되고 있는 데이터들의 안전성은 보장받을 수 없다. 이를 해결하기 위한 하나의 방안으로 양자알고리즘에 의해서도 해킹되지 않는 양자내성을 가진 블록체인이 제안되었다. 이와 더불어 블록체인이 기존에 가지고 있던 정보에 대한 안전한 이전을 성립하기 위한 기술에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 본 고에서는 양자 내성 블록체인과 이를 구현하기 위한 기술적 동향에 대해서 확인해 보도록 한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.05a
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• pp.165-167
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• 2023

양자 컴퓨터는 기존의 클래식 컴퓨터와 달리 양자역학 원리를 활용해 정보 처리를 수행하며, 특정 문제들을 훨씬 빠르게 해결할 수 있다. 양자 컴퓨터는 큐빗을 기본 단위로 사용하고, 아다마르 게이트, CNOT 게이트, 파울리 게이트, 토플리 게이트 등을 조합하여 양자 회로를 구성한다. Toffoli 게이트는 유니버설 게이트 중 하나로, 세 개의 큐빗을 입력받아 조건부 (Controlled-Controlled) NOT 연산을 수행한다. 이 게이트는 복잡한 작업을 기본 양자 게이트로 분해할 수 있어, 회로의 게이트 수, 깊이 및 오류율 측면에서 최적화할 수 있다. 기본 양자 게이트 중 T 게이트는 노이즈와 오류에 영향을 받을 수 있으므로, T 게이트의 수와 깊이를 최적화하는 것이 중요하다. 본 논문은 Toffoli 게이트 분해를 통해 양자 회로의 게이트 수와 깊이를 최적화하는 방법을 조사한다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.1
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• pp.59-63
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• 2023

양자컴퓨터의 등장으로 기존 암호체계의 붕괴 위협이 가시화 되면서 이에 대한 대책 마련이 필요한시점이다. 미국 등 세계 주요 국가들은 양자컴퓨터로도 해독하기 어려운 양자내성암호를 연구하고 암호체계 전환을 준비하고 있다. 이 논문에서는 국내·외 양자내성암호 전환 계획, 추진 전략 등을 살펴보며, 산업계에서의 양자내성암호 적용 사례 등의 양자내성암호 전환 관련 동향을 알아보고자 한다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.3
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• pp.49-57
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• 2023

Shor 알고리즘의 영향으로 RSA 등 기존 잘 알려진 암호 알고리즘들은 양자컴퓨터가 등장하면 안전성에 대한 위험을 받게 된다. NIST에서는 양자컴퓨터 환경으로부터 보안성이 유지되는 암호를 선정하기 위한 양자내성암호 공모전을 개최하였다. 또한, 국내에서도 양자내성암호 분야의 경쟁력 향상과 기술 저변 확대를 위해 양자내성암호 국가공모전(KpqC 공모전)을 개최하였다. 본 논문은 KpqC 공모전 1라운드에 제출된 4개의 코드 기반 양자내성암호 알고리즘에 대한 소개, 퍼포먼스 및 안전성에 관하여 살펴볼 것이다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.05a
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• pp.227-229
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• 2023

양자컴퓨터는 큐비트(qubit)의 얽힘(entanglement)과 중첩(superposition) 성질을 통해 동시에 연산을 수행할 수 있어 고전컴퓨터에 비해 연산 속도가 획기적으로 빠르다. 전수조사 연산을 매우 빠르게 수행할 수 있는 양자 알고리즘인 Grover 알고리즘을 사용하면, n-bit 보안강도를 가지는 SHA2와 같은 해시함수를 n/2-bit 보안강도로 낮추게 되어 해시함수가 적용되는 분야의 보안을 위협하게 된다. 양자컴퓨터를 통한 해킹에는 많은 양자 자원이 요구되고, 안정적인 구동 환경이 갖춰져야 하기 때문에 실현되기 위해서는 아직까지 상당한 시간이 소요될 것으로 보인다. 이에 연구자들은 필요한 양자 자원을 최소화하는 효율적인 양자 공격 회로를 제시하며 연구를 수행하고 있다. 본 논문에서는 이러한 SHA2 해시함수에 대한 양자 회로 구현 동향에 대해 살펴본다.