• KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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• v.11 no.12
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• pp.453-460
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• 2022

As high-performance quantum computers are expected to be developed, studies are being actively conducted to build a post-quantum security system that is safe from potential quantum computer attacks. When the Grover's algorithm, a representative quantum algorithm, is used to search for a secret key in a symmetric key cryptography, there may be a safety problem in that the security strength of the cipher is reduced to the square root. NIST presents the post-quantum security strength estimated based on the cost of the Grover's algorithm required for an attack of the cryptographic algorithm as a post-quantum security requirement for symmetric key cryptography. The estimated cost of Grover's algorithm for the attack of symmetric key cryptography is determined by the quantum circuit complexity of the corresponding encryption algorithm. In this paper, the quantum circuit of the SCHWAEMM algorithm, AEAD family of SPARKLE, which was a finalist in NIST's lightweight cryptography competition, is efficiently implemented, and the quantum cost to apply the Grover's algorithm is analyzed. At this time, the cost according to the CDKM ripple-carry adder and the unbounded Fan-Out adder is compared together. Finally, we evaluate the post-quantum security strength of the lightweight cryptography SPARKLE SCHWAEMM algorithm based on the analyzed cost and NIST's post-quantum security requirements. A quantum programming tool, ProjectQ, is used to implement the quantum circuit and analyze its cost.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2021.11a
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• pp.592-595
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• 2021

양자 알고리즘인 그루버나 쇼어 알고리즘에 의해 현존하는 암호 체계들이 무너질 수 있으며, 블록체인 네트워크를 기반으로 타원곡선 암호 및 타원곡선 전자서명을 사용하는 암호화폐의 안전성 또한 위협받고 있다. 따라서 암호화폐에도 양자 컴퓨터에 대한 대응책이 필요하다. 본 논문에서는 시계열 예측에 적합한 순환형 신경망을 활용하여 양자 저항성을 가지는 암호화폐들의 가격을 예측하고 분석한다. 데이터가 부족하였으나 학습 결과 0.005 이하의 손실을 달성하였으며, 최근 15일의 데이터를 통해 예측한 결과, 모두 소폭 상승할 것으로 나타났다. 향후에는 더 많은 데이터를 통해 더 정확한 예측이 가능한 신경망을 설계하고 다양한 양자 관련 이슈들을 참고하여 분석을 수행하고자 한다.

• Review of KIISC
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• v.34 no.2
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• pp.29-38
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• 2024

양자컴퓨터의 급속한 발전으로 인해 현재 사용되는 암호화 알고리즘들은 위협에 직면해 있다. 이를 대비하여 양자컴퓨터로부터 안전한 양자내성암호 알고리즘을 개발하기 위해 미국 NIST에서는 양자내성암호 표준화 공모전을 개최하여 최근 4개의 표준화 알고리즘이 선정되었다. NIST는 다양성을 위해 다른 기반 문제를 갖는 알고리즘 선정을 위해서 현재 4라운드를 진행하고 있다. 하지만 4라운드 후보군 알고리즘은 모두 공개키 알고리즘이 선정되어 전자서명 알고리즘에 대한 후보군 알고리즘은 존재하지 않아 NIST는 2023년 PQC 전자서명 추가 공모전을 개최하였다. 따라서 본 논문에서는 NIST PQC 전자서명 추가 공모전에 대해 소개하고, 1라운드에 진출한 알고리즘의 특징과 최신 동향을 살펴본다.

• Journal of the Korea Society for Simulation
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• v.31 no.3
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• pp.35-44
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• 2022

In this study, we analyze and forecast quantum computer technology trends. Previous research has been mainly focused on application fields centered on technology for quantum computer technology trends analysis. Therefore, this paper analyzes important quantum computer technologies and performs future signal detection and prediction, for a more market driven technical analysis and prediction. As analyzing words used in news articles to identify rapidly changing market changes and public interest. This paper extends conference presentation of Cha & Chang (2022). The research is conducted by collecting domestic news articles from 2019 to 2021. First, we organize the main keywords through text mining. Next, we explore future quantum computer technologies through analysis of Term Frequency - Inverse Document Frequency(TF-IDF), Key Issue Map(KIM), and Key Emergence Map (KEM). Finally, the relationship between future technologies and supply and demand is identified through random forests, decision trees, and correlation analysis. As results of the study, the interest in artificial intelligence was the highest in frequency analysis, keyword diffusion and visibility analysis. In terms of cyber-security, the rate of mention in news articles is getting overwhelmingly higher than that of other technologies. Quantum communication, resistant cryptography, and augmented reality also showed a high rate of increase in interest. These results show that the expectation is high for applying trend technology in the market. The results of this study can be applied to identifying areas of interest in the quantum computer market and establishing a response system related to technology investment.

• Review of KIISC
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• v.33 no.2
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• pp.69-77
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• 2023

미국 국립표준기술연구소에서 개최한 양자내성암호 표준화 공모전이 2022년 표준화 선정을 마치고 4라운드 추가 표준선정에 진입하였다. 공모전에 제출된 후보 알고리즘은 각자의 성능 지표를 제시하였지만, 서로 다른 환경에서 성능을 측정하였기에 객관적인 비교가 어려웠다. 이를 해결하기 위해 양자내성암호 벤치마크 플랫폼이 등장하였다. 양자내성암호 벤치마크 플랫폼은 양자내성암호 후보 알고리즘을 모두 동일한 환경에서 벤치마크하여 객관적인 결과를 제공하는데 집중하였다. 이때 각 알고리즘이 지니는 다양한 구동 의존성 때문에 알고리즘을 동일 환경에서 가동하는 데에 제한이 있다. 따라서 벤치마크 플랫폼은 알고리즘들의 의존성을 제거하고 동일한 환경을 제공하는데 집중하였으며 이를 통해 양자내성암호의 성능에 대한 접근성을 높여 사람들의 양자내성암호 연구에 큰 도움을 주었다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.05a
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• pp.168-171
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• 2023

양자 컴퓨터가 발전됨에 따라 이와 관련된 연구들이 꾸준히 발표되고 있다. 그 중 양자 컴퓨터의 응용과 밀접한 연관이 있는 양자 회로 최적화 연구는 양자 컴퓨터 환경에서의 암호 공격 비용 추정 연구에서 핵심으로 여겨진다. 본 논문에서는 양자 회로 최적화를 위한 방법과 암호 구현 분야에서 이를 적용한 논문들에 대해 살펴보고자 한다.

• Review of KIISC
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• v.14 no.3
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• pp.13-18
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• 2004

2010년경에는 칩의 고집적화로 집적회로를 구성하는 소자들에서 양자현상은 불가피 할 것으로 예상되며 오히려 이러한 양자현상을 잘 이용하여 연산이나 정보전송에 이용하기 위한 연구가 바람직 할 것으로 판단된다. 이러한 예측에 따라 비교적 최근에 양자역학을 이용한 정보처리, 특히 양자컴퓨터에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 고에서는 이러한 양자 컴퓨팅 기술의 개요와 현황, 국내외적인 연구경쟁의 동향, 그리고 앞으로의 발전 전망에 대하여 논의하고자 한다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.29 no.2
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• pp.58-63
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• 2018

As the quantum volume increases, we are about to use quantum computers for real applications. Therefore, it is necessary to investigate how much quantum-computational gain is achievable in the near future. In this work, we analyze a fault-tolerant quantum computing method for near-term applications such as the ground-state estimation problem. Based on quantitative analysis, we find that it is still necessary to improve the current fault-tolerant quantum computing. This work also discusses which parts should be improved to improve quantum computing performance.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2022.05a
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• pp.183-186
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• 2022

고성능 양자 컴퓨터가 개발될 것으로 기대됨에 따라 잠재적인 양자 컴퓨터의 공격으로부터 안전한 양자 후 보안 시스템을 구축하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 대표적인 양자 알고리즘인 Grover 알고리즘이 대칭키 암호에 적용될 경우 보안 강도가 제곱근으로 감소되는 보안 훼손이 발생한다. NIST는 대칭키 암호에 대한 양자 후 보안 요구사항으로, 암호 알고리즘 공격에 요구되는 Grover 알고리즘 비용을 기준을 기준으로 양자 후 보안 강도를 추정하고 있다. 대칭키 암호를 공격하기 위한 Grover 알고리즘의 비용은 대상 암호화 알고리즘의 양자 회로 복잡도에 따라 결정된다. 본 논문에서는 NIST 경량암호 공모전 최종 후보에 오른 Sparkle 알고리즘의 양자 회로를 효율적으로 구현하고 Grover 알고리즘을 적용하기 위한 양자 비용에 대해 분석한다. 마지막으로, NIST 양자 후 보안 요구사항과 분석한 비용을 기반으로 경량암호 Sparkle에 대한 양자 후 보안 강도를 평가한다. 양자 회로 구현 및 비용 분석에는 양자 프로그래밍 툴인 ProjectQ가 사용되었다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2022.05a
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• pp.165-168
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• 2022

특정 문제를 효율적으로 모델링하고 해결할 수 있는 자체적인 특성을 가지고 있는 양자 컴퓨터는 다양한 컴퓨팅 분야에서 강세를 보일 것으로 기대된다. 이러한 양자 컴퓨터는 가까운 미래에 암호학계에 다가올 가장 큰 위협으로 여겨지고 있다. 공개키 암호와는 달리 대칭키 암호에서 기반하고 있는 문제들은 양자 컴퓨터에 대해 아직은 안전할 것으로 여겨지지만, 안전한 양자 후 보안 시스템을 구축하기 위해 이에 대한 파급력을 확인하는 연구들이 수행되고 있다. NIST는 대칭키 암호 AES에 대한 상대적인 양자 공격 비용에 따라 양자 후 보안 강도를 추정하고 있으며, 이에 본 논문에서는 AES에 대한 양자 회로를 구현하고 공격 비용을 추정하는 다양한 연구들에 대해 살펴본다.