• Review of KIISC
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• v.34 no.2
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• pp.49-55
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• 2024

고전 컴퓨터에서 풀기 어려운 난제를 효율적으로 모델링하고 해결할 수 있는 양자 컴퓨터는 현재암호들을 위협하고 있다. 특히, 공개키 암호에 해당하는 RSA와 Elliptic Curve Cryptography (ECC)는 Shor의 양자 알고리즘에 의해 해당 암호들의 안전성이 기반이 되는 난제들을 다항 시간 내에 해결하여 새로운 양자 내성 암호가 필요한 상황이다. 이에 NIST는 양자내성암호 표준화 공모전을 주최함으로써 현재까지 표준화 작업을 이어나가고 있다. 대칭키 암호의 경우, Grover의양자 검색 알고리즘에 의해 고전 컴퓨터상에서 보장하던 보안 강도가 제곱근으로 감소되게 된다. 기존, 신규 암호 알고리즘 모두 양자 컴퓨터상에서의 보안 강도를 평가해야 되는 상황이며, 이에 NIST는 양자 후 보안 강도 기준을 도입하였다. 양자 후 보안 강도는 레벨 1에서 5로 정의되며, 각 레벨에는 AES 및 SHA-2/3에 대한 양자 해킹 비용이 지정되어있다. 본 논문에서는 이러한 암호 학계 상황에 따라, 대칭키 AES 및 해시 함수 SHA-2/3에 대한 해킹, 특히 양자 회로 구현 동향에 대해 살펴보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2022.11a
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• pp.30-32
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• 2022

다가오는 양자 컴퓨터 시대에 대비하여, 양자 컴퓨터상에서의 암호 분석은 활발한 연구 분야 중 하나이다. 양자 알고리즘을 사용한 암호 분석 시, 대상 암호는 반드시 양자 회로로 구현되어 양자 컴퓨터상에서 동작될 수 있어야 한다. 이에 공개키 암호인 RSA, ECC의 핵심 연산 또는 다양한 대칭키 암호들에 대해 양자 회로로 최적화 구현하는 연구들이 발표되고 있다. AES는 고전 컴퓨터상에서 뿐만 아니라, 양자 컴퓨터상에서 활발한 최적화 구현 대상이다. AES의 양자 회로 구현 시, 가장 많은 양자 자원이 필요한 연산은 S-Box이다. 이에 본 논문에서는 다양한 AES 양자 구현에서의 다양한 S-Box 양자회로 구현에 대해 살펴보고 다양한 최적화 특징에 대해 살펴본다.

• Review of KIISC
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• v.14 no.3
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• pp.8-12
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• 2004

양자물리학은 디지털통신보안에 대해 '병 주고 약 주는' 관계에 있다. 양자컴퓨터는 디지털컴퓨터로는 풀기 어려운 문제를 쉽게 풀 수 있을 것으로 기대되어, 어려운 수학 문제에 그 보안성을 담보하는 공개키 암호체제가 양자컴퓨터의 위협 앞에 놓이게 된 한편, 양자물리학은 일회용난수표를 도청이 절대 불가능한 방식으로 전송하는 양자암호기술이라는 새로운 형태의 암호체제를 제시한다. 양자암호기술은 기존의 암호기술과 함께 21세기 디지털통신에 완벽한 보안대책을 제공하게 될 것이다.

• Review of Korea Contents Association
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• v.17 no.2
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• pp.25-28
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• 2019

• Review of KIISC
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• v.33 no.2
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• pp.57-67
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• 2023

최근 양자 역학의 원리를 기반으로 하는 양자 컴퓨팅 기술이 발달하면서 양자 컴퓨터가 고전컴퓨터에 비해 이점을 가질수 있는 작업 중 하나인 양자 인공지능에 대한 연구들이 관심을 받고 있다. 최근에는 실제로 작은 규모의 문제에서는 양자 인공지능이 기존 인공지능 기술에 비해 이점을 얻을 수 있음이 여러 연구 사례들을 통해 확인되었다. 하지만 현재의 양자 컴퓨터는 많은 자원을 사용할 수 없는 오류가 있는 중간 규모의 양자 컴퓨터 (Noisy Intermediate-Scale Quantum, NISQ)이므로 아직까지는 고전 인공지능을 능가한다고 정의하기는 어렵다. 따라서 현재의 양자 인공지능 기술은 고전 컴퓨팅과 양자 컴퓨팅을 결합한 하이브리드 방식이 보다 활발히 사용되고 있는 상황이며, 제약적인 환경에서 동작하는 신경망 구조와 학습 기술들이 주가 되고 있다. 본 고에서는 NISQ 상에서의 양자 인공지능 기술들에 대해 자세히 알아본다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2019.05a
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• pp.129-132
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• 2019

현재 양자컴퓨터 개발에 대한 전폭적인 연구가 이루어지고 있다. 지금의 양자컴퓨터의 개발수준은 기존 암호 시스템에 위협이 될 정도는 아니지만, 가까운 미래에 다가올 양자컴퓨터 시대에 대한 양자내성암호가 필요한 상황이다. 이에 양자내성암호 표준화를 위해 미국 NIST는 공모전을 열었고, 본 논문에서는 양자컴퓨터 개발현황과 NIST(National Institute of Standards and Technology) 양자내성암호 공모전의 암호알고리즘 설명과 동향을 살펴보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.05a
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• pp.29-32
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• 2023

양자 컴퓨터의 연산 성능이 알려지면서 기존 암호 시스템이 붕괴될 것이라 예상한다. 앞선 많은 연구들은 공격 대상 암호에 대해 양자회로로 구현하고 공격에 필요한 양자자원을 추정하였지만 암호를 공격하기 위해서는 대규모 양자컴퓨터의 동작을 요구한다. 뿐만 아니라 내결함성 양자 컴퓨터에서 유효한 결과를 얻기 위해서는 오류 정정이 필수적이며 오류 정정에도 양자 자원을 소비하며 결과적으로 더 큰 규모의 양자컴퓨터가 필요하고 크기가 커질수록 오류가 증가한다. 이러한 내결함성 대규모 양자회로에서 T 게이트를 구현하는 것이 다른 게이트를 구현하는 것 보다 어렵고 T-depth가 회로의 실행시간에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 T-depth 최적화 도구 및 T-depth 감소 기법을 적용한 방식을 조사하였다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.1
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• pp.7-12
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• 2023

현존 암호인프라에 대한 양자컴퓨터 위협이 가시화됨에 따라, 다각도의 양자리스크 대응 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서 양자컴퓨터 상에서 주어진 암호를 해독하기 위해서 소요되는 양자자원량(큐비트수, 양자게이트수, 수행시간 등)을 계산하여 양자보안강도를 추정하는 양자안전성 검증 기술은 대규모의 큐비트를 컨트롤할 수 있는 범용 양자컴퓨터가 아직 없는 상태에서는 쉽지 않은 기술이라 할 수 있다. 이에, 본 고에서는 암호 양자안전성 검증을 위한 현실적이고 유일한 접근이라 할 수 있는 <Q|Crypton> 기술 개념을 설명하고, 이러한 개념을 바탕으로 개발되고 있는 <Q|Crypton> 플랫폼의 전반적인 설명을 제공하고자 한다. 이러한 <Q|Crypton> 기술은 향후, 효율적이면서 높은 양자 저항성을 가지는 암호를 선별하는 데 있어서 실제적인 기여를 할 것으로 예상되고 있다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.11a
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• pp.183-187
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• 2023

양자 컴퓨터가 빠르게 발전됨에 따라 기존의 공개키 암호들이 기반하고 있는 난제인 소인수분해, 이산로그 문제를 다항 시간 안에 풀 수 있는 Shor 알고리즘에 의해 기존 암호의 보안 강도 약화 및 무력화 시기가 다가오고 있다. NIST에서는 양자 컴퓨터 시대에 대비하여 양자 컴퓨터가 등장하더라도 안전한 암호인 양자내성암호에 관한 공모전을 개최하였다. 양자 컴퓨터 환경에서 암호 분석을 통해 암호의 보안 강도를 확인할 수 있는데, 이를 위해서는 암호를 양자회로로 구현해야한다. 본 논문에서는 NIST PQC 공모전의 4 라운드 후보 알고리즘인 HQC (Hamming Quasi-Cyclic)의 PKE (Public Key Encryption) 버전에 대한 키 생성 및 인코딩 연산 중 핵심 역할을 하는 바이너리 필드 산술과shortened Reed-Solomon 코드의 인코딩 연산에 대한 최적화된 양자회로 구현을 제안하고, 이를 위해 필요한 자원을 추정한다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.2
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• pp.5-11
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• 2023

양자는 물리학에서 더 이상 나눌 수 없는 물리량의 최소 단위이다. 양자에는 일반적인 물리법칙이 적용되지 않는 대신, 양자역학이라는 법칙이 적용된다. 이를 활용한 알고리즘으로 양자암호통신과 양자난수발생기가 존재한다. 양자암호통신은 기존 암호통신과는 다른 차원의 보안성을 제공하는 통신기술이다. 이는 양자를 관측하면 양자상태가 붕괴된다는 특징을 활용하여 도청자를 손쉽게 발견할 수 있게 한다. 양자난수발생기는 의사난수를 대체할 수 있는 알고리즘으로, 가장 완벽한 난수 장치로 여겨진다. 의사난수는 결정론적 알고리즘이기 때문에 값을 예측할 수 있는 반면, 양자난수는 자연 현상에서 뽑아내는 난수이기 때문에 예측할 수 없다. 다만 수학적 연산을 통해 계산하는 의사난수와는 다르게 양자난수는 난수를 추출할 장치가 필요하다. 본 고에서는 양자암호통신과 양자난수발생기의 최신 동향에 대해 확인해 보도록 한다.