해킹 불가능 통신 현실로...상용 통신망 활용 254km 원거리 양자통신 성공

[이코노믹데일리] 유럽 연구진이 상용 통신 인프라를 이용한 원거리 양자통신 실증에 성공해 양자 인터넷 상용화 기대감을 높였다.

영국 도시바 유럽 케임브리지 연구소와 폴란드 포즈난 슈퍼컴퓨팅 센터 등 공동 연구진은 실제 통신 환경에서 양자통신을 구현한 연구 결과를 24일 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다. 

연구진은 유럽 내 연구용 상용 통신망인 제앙(GÉANT) 네트워크를 활용해 254㎞ 떨어진 거리에서 양자 암호키 분배(QKD)에 성공했다. 이는 실험실이 아닌 실제 통신 환경에서 기록된 양자통신 최장 거리다.

양자통신은 빛 입자인 광자의 양자역학적 성질을 이용해 정보를 안전하게 전송하는 기술이다. 여러 광자가 위상을 유지하며 전송될 때 나타나는 간섭 현상을 활용한다. QKD는 이 간섭 현상을 이용해 암호키를 생성하고 공유하는 기술로 도청 시도시 양자 상태가 붕괴돼 보안성이 매우 높다.

기존 양자통신 실증은 초정밀 광학 장비와 냉각기 등 특수 장비가 필요하고 환경 제어가 까다로워 주로 실험실이나 전용 통신망에서 이뤄졌다. 통신 속도 역시 매우 낮아 상용 인프라 적용에 한계가 있었다.

연구진은 이 한계를 극복하기 위해 ‘트윈필드 QKD’ 방식을 도입했다. 송신자 두 명이 각각 유사한 양자 신호를 중간 수신자에게 보내고 수신자는 간섭 결과만 측정해 공개 채널로 전달한다. 송신자들은 이 정보를 기반으로 동일한 암호키를 생성하며 중간 수신자는 실제 키에 접근할 수 없다.

이번 실험은 독일 프랑크푸르트와 켈에 송신 노드를, 중간 지점 키르히펠트에 수신 노드를 두는 방식으로 진행됐다. 연구진은 냉각 없이 작동하는 단일 광자 검출기와 ‘오프 밴드 위상 안정화’ 기술을 사용해 전송 중 위상 잡음을 줄이고 초당 110비트의 키 분배 속도를 달성했다.

이번 연구는 고가의 특수 장비 없이 실제 통신 환경에서 양자통신 기술을 구현했다는 점에서 의미가 크다. 연구진은 “이번 실험 방식은 기존 상용 인프라와 완벽히 호환되며 경제적인 방식으로 양자 인터넷과 분산형 양자컴퓨팅을 실현할 수 있는 핵심 기술로 발전할 수 있다”고 설명했다.