ETRI-KAIST, ‘측정보정 없는 양자키분배’ 동시검증 성공

작성일 07-30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> - 세계최초 이론과 실험 성공, 양자 암호통신 이론 새 정립 - 실용형 QKD시대 앞당겨, 위성·드론환경도 안정통신 길 열어 
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 <img alt="한국전자통신연구원(ETRI) 연구진이 양자 관련 연구를 수행하고 있다.[ETRI 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/30/ned/20250730091705817kqig.png" data-org-width="580" dmcf-mid="FhmmJlzTtI" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/30/ned/20250730091705817kqig.png" width="658">
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 한국전자통신연구원(ETRI) 연구진이 양자 관련 연구를 수행하고 있다.[ETRI 제공]
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 [헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 양자 상태의 측정 보정이 없이도 안정적으로 양자키분배(QKD)가 가능한 ‘측정 보호(MP)’이론을 세계 최초로 정립하고, 이를 실험적으로 검증하는 데 성공했다.
 한국전자통신연구원(ETRI)은 KAIST와 공동연구를 통해 위성, 선박, 드론처럼 움직이는 환경에서도 안정적인 양자통신을 구현할 수 있는 새로운 기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.
 양자통신은 정보를 빛의 양자 상태로 전송하는 고정밀 기술이지만, 무선으로 이동중인 환경에서는 날씨나 주변 환경 변화의 영향을 크게 받아 통신이 불안정해지는 문제가 있었다.
 이번 연구는 이러한 한계를 극복하고, 이동중인 상태에서도 안정적으로 양자 정보를 주고받을 수 있는 기술적 가능성을 처음으로 열었다는 점에서 중요한 의미를 갖는다.
 양자키분배(QKD) 기술이란, 양자역학 원리를 이용해 도청이 원천적으로 불가능한 암호 키를 분배하는 기술이다.
 기존 QKD 프로토콜은 채널 상태가 바뀔 때마다 수신 측 측정 장치를 반복해서 보정해야만 했다.
 이번 연구에서는 간단한 국부 연산만으로도 채널 상태에 관계없이 안정적인 키 분배가 가능함을 증명해 냈다.
 이론은 KAIST 배준우 교수팀이 정립했고, 실험은 ETRI 연구진이 수행했다.
 연구진은 10m 자유공간 구간에 최대 30dB 손실을 적용한 장거리 전송 환경을 구현하고, 다양한 편광 노이즈를 삽입해 무선환경의 장거리 실험을 상정해 열악한 상황에서도 양자의 전송과 측정이 원활하게 됨을 검증했다.
 그 결과, 측정보호(MP) 기반 QKD 시스템은 전송된 양자 비트 중 오류가 발생한 비율을 뜻하는 양자 비트 오류율(QBER)의 시스템 최대 허용치를 기존 대비 20.7%까지 상승시킬 수 있다는 것을 증명했다.
 이는 수신된 양자 비트 중 오류가 20.7% 미만이면 별도의 측정 보정 없이 안정적인 양자키분배가 가능하다는 의미다.
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 <img alt="이번 연구결과가 게재된 국제학술지 ‘어드밴스드 퀀텀 테크놀로지스’ 표지.[ETRI 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/30/ned/20250730091706077iebf.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="3SUUvbg2HO" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/30/ned/20250730091706077iebf.jpg" width="658">
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 이번 연구결과가 게재된 국제학술지 ‘어드밴스드 퀀텀 테크놀로지스’ 표지.[ETRI 제공]
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 연구진은 이 같은 성과를 위성-지상 링크와 유사한 환경에 적용이 가능할 것으로 보고 있다.
 윤천주 ETRI 양자기술연구본부장은 “채널 변화에 독립적인 QKD 구현은 양자암호통신의 유연성을 획기적으로 높인다”면서 “장거리 자유공간 링크 기술로 확장해 글로벌 양자 네트워크 기반을 마련하겠다”고 말했다.
 배준우 KAIST 전기및전자공학부 교수도 “이번 성과는 복잡한 환경에서도 신뢰할 수 있는 양자 보안 통신을 현실로 끌어올리는 결정적 전환점이 될 것”이라고 말했다.
 이번 연구성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 퀀텀 테크놀로지스(Advanced Quantum Technologies)’에 표지논문으로 선정됐다.
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