※ '양자내성암호' 브런치는 IGM PRISM을 재구성한 글로, 총 2편의 시리즈입니다.

보안체계를 뿌리째 흔드는 양자컴퓨터의 등장

우리가 디지털 환경을 믿고 쓸 수 있는 이유는 ‘암호’ 덕분이다. 인터넷 뱅킹, 암호화폐 거래, 기업 IT 시스템, 국가 기밀까지 모든 민감한 데이터는 암호화되어 해킹으로부터 안전하게 보호되고 있다. 실제로 가장 널리 쓰이는 암호 알고리즘(RSA, ECC)을 해독하려면 슈퍼컴퓨터로도 100만 년 이상이 걸린다. 그런데 이 알고리즘을 단숨에 풀 수 있는 차세대 컴퓨팅 기술, ‘양자컴퓨터’가 등장할 날이 빠르게 다가오고 있다.

양자컴퓨터(Quantum Computer)란, 양자역학의 원리를 활용해 복잡한 데이터를 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 처리하는 컴퓨터다. 기존 컴퓨터(Classical Computer)는 정보를 0 또는 1의 상태로 처리하는 ‘비트(Bit)’ 단위를 쓰는 반면, 양자컴퓨터는 0과 1이 동시에 존재하는 ‘큐비트(Qubit)’ 단위로 정보를 처리한다. 예를 들어, 미로 속에서 가장 빠른 길을 찾으려면 기존 컴퓨터는 한 번에 하나의 경로를 순차적으로 탐색하지만, 양자컴퓨터는 모든 경로를 동시에 계산해 훨씬 빠르게 최적의 답을 찾는다. 이에 양자컴퓨터는 다양한 산업의 난제를 풀 수 있는 기회이자, 현존하는 암호체계까지도 무력화할 위협으로 부각되고 있다. 양자컴퓨터로 인해 전 산업의 디지털 보안체계에 비상등이 켜진 것이다. 양자컴퓨터의 상용화 시점에 대해서는 전문가들의 견해가 다소 엇갈린다. 낙관적으로는 2030년 전후, 보수적으로는 최소 10년 이상이 걸릴 것으로 전망한다.

그러나 상용화 시점과 무관하게, 전문가들은 암호체계 전환을 서둘러야 한다는 데는 이견이 거의 없다.암호체계 전환에는 수년이 걸릴 뿐 아니라, ‘지금 암호화된 데이터를 탈취해 두었다가, 미래에 양자컴퓨터가 발전하면 그때 해독한다’는 HNDL(Harvest now, decrypt later) 공격 가능성이 있기 때문이다. 시간이 지나면서 중요성이 떨어지는 데이터는 해독되더라도 큰 문제가 되지 않지만, 10년 이상 기밀을 유지해야 하는 정보라면 심각한 위협이 된다.

[구글의 양자컴퓨터, 시카모어(Sycamore)] 출처: Google

게다가 최근 양자컴퓨터의 발전 속도는 예상을 뛰어넘고 있다. 한때 구글은 RSA-2048을 해독하려면 2000

만 개 큐비트를 가진 양자컴퓨터가 필요하다고 봤다. 그런데 지난 2025년 5월, 단 100만 개의 큐비트만으로 일주일 만에 해독할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 예상보다 20배 적은 큐비트만으로 암호를 풀 수 있다는 뜻이다. 현존하는 양자컴퓨터는 아직 1,000개 수준의 불안정한 큐비트에 머물러 있지만, 이 사례는 기존의 암호체계가 생각보다 더 빠르게 뚫릴 수 있음을 보여준다.

양자 공격에 맞서는 차세대 방어 기술, 양자내성암호란?

양자내성암호(Post-Quantum Cryptography, PQC)는 양자컴퓨터로도 해독하기 어려운 수학적 문제(격자, 다항식 등)를 기반으로 암호키를 생성하는 기술이다. 기존 네트워크 인프라에 적용 가능하며, 거리 제약이 없어 확장성도 높다. 이에 HNDL 공격 위협과 양자컴퓨터의 급속한 발전에 대비한 현실적인 방안으로 주목받고 있다.

출처: IGM

<References>

“NIST PQC The Road Ahead”, 2025.3, NIST
"2025 Top Strategic Technology Trends", Gartner
“HSBC pilots quantum-safe technology for tokenised gold”, 2024.9.19, HSBC
"What is post-quantum encryption? Everything to know about the high-tech security feature adopted by Apple, Meta, and Zoom", 2024.6.1, Fast company
"Post-quantum readiness for TLS at Meta", 2024.5.22, Meta
"Quantum communications: a major step change for security on the way", 2024.5.28, Kearney
"What is the cyber security risk from quantum computing?", 2024.4.23, KPMG
“Quantum computing: it’s time to start planning for Q-day”, 2024.3.12, Kearney
"When—and how—to prepare for post-quantum cryptography", 2022.5.4, Mckinsey&Company
“양자컴퓨팅 시대의 Quantum Readiness”, 2025.5.29, Kearney Insight Forum
“2030년까지 양자컴퓨터로 RSA 암호화 깨질 수 있다··· 구글 연구진”, 2025.5.27, CIO

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