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CHANESS RESEARCH

양자 암호는 수학이 아니다

미분류 · 2026-10-30 · 유튜브 주식을 요리하다

주식 채널에서 웬 양자냐고요? 양자컴퓨터 시대에 인터넷 비밀을 어떻게 지킬지가 통신·보안 업계의 큰 숙제라서예요. 쉽게 말해 양자 암호는 '열어 보면 글씨가 흐트러지는 편지'예요. 누가 몰래 읽으면 반드시 티가 나요. 양자 암호(양자키분배)는 어려운 수학 문제가 아니라 '재면 상태가 바뀌는' 물리로 비밀 키를 지키는 방법이에요. 핵심은 두 가지입니다. 비트를 광자 하나의 편광에 싣는다는 것, 그리고 누가 엿들으면 비트 넷 중 하나가 어긋나 들킨다는 것.

한눈에 흐름

편광에 비트 싣기→필터로 측정→필터 종류만 공개→키 일부 대조

보내는 쪽이 광자의 편광에 비트를 싣고, 받는 쪽이 필터를 골라 잽니다. 필터 종류를 공개로 맞춰 맞힌 절반만 남기고, 그중 일부를 대 봐서 엿들은 흔적이 있는지 확인해요.

30초 이해

양자 암호가 뭔가요?빛 알갱이(광자) 하나하나에 0과 1을 실어 두 사람이 비밀 열쇠를 나누는 방법이에요. 몰래 엿들으면 반드시 흔적이 남아요.

왜 주식 채널에서?양자컴퓨터가 지금 암호를 위협하면서, 인터넷 비밀을 지키는 기술이 통신·보안 업계의 큰 숙제가 됐어요. 그 기술을 원리부터 쉽게 짚는 시리즈예요(1편 중첩(큐비트) → 2편 불확정성 → 3편 희석냉동기 → 4편 양자암호(QKD) → 5편 양자내성암호(PQC)).

뭐가 특별한가요?광자는 복사가 안 되고, 재면 상태가 바뀌어요. 그래서 엿들은 사람은 원리적으로 흔적을 남깁니다.

어떻게 들키나요?도청자가 모든 광자를 재고 다시 보내면, 필터를 맞힌 비트 넷 중 하나가 어긋나요. 키 일부를 공개로 대 보면 그 어긋남이 드러납니다.

장면으로 따라가기

옆으로 넘겨 보세요 → (9장면)

1수학이 아니라 물리로 지킨다

양자 암호는 어려운 계산으로 지키는 방식이 아니에요. 엿들으면 비트 넷 중 하나가 어긋나서 들킵니다.

2비트를 편광에 싣는다

광자 하나가 떨리는 방향, 편광에 비트를 실어요. 가로나 45°면 0, 세로나 135°면 1이에요.

3필터는 아무거나 고른다

받는 쪽은 가로세로 필터와 대각선 필터 중 아무거나 골라 광자를 재요.

4틀린 필터는 동전 던지기

필터가 틀리면 답이 무작위로 나와요. 그래서 필터 종류만 공개로 알려 주고, 맞힌 절반만 남깁니다.

5도청자는 복사할 수 없다

광자는 복사가 안 돼요. 도청자는 재고 나서 다시 보내야 합니다.

6도청자도 필터를 모른다

도청자도 어느 필터가 맞는지 몰라서, 절반은 틀린 필터로 재요. 그러면 편광이 비틀린 채 전달됩니다.

7넷 중 하나가 어긋난다

비틀린 광자는 받는 쪽에서 또 반이 어긋나요. 1/2 × 1/2 = 1/4, 결국 비트 넷 중 하나가 틀립니다.

8키 일부를 대 보고 버린다

남은 키 일부를 공개로 서로 맞춰 봐요. 어긋나면 그 키는 버리고 다시 보냅니다.

9위성에서 땅까지 나눈 키

2017년 실험에서는 저궤도 위성에서 땅까지, 최대 1,200 km 거리에서 키를 나눴어요.

비유로 이해하기

💡 열어 보면 글씨가 흐트러지는 편지

아주 특별한 편지가 있다고 생각해 보세요. 맞는 방법으로 열면 글씨가 그대로 읽히지만, 틀린 방법으로 열면 글씨가 뒤섞여 버려요.

도청자는 어떤 방법이 맞는지 몰라서, 절반은 틀린 방법으로 열어요. 그러면 편지가 흐트러진 채 다시 배달됩니다.

받는 쪽과 보내는 쪽이 편지 일부를 서로 맞춰 보면 흐트러진 자리가 보이고, 누군가 열어 봤다는 걸 알게 돼요.

숫자로 보기

1/4도청자가 모든 광자를 가로채 재고 다시 보낼 때, 필터를 맞힌 비트 중 어긋나는 비율 (1/2 × 1/2)

절반받는 쪽이 필터를 맞혀 의미 있는 값을 얻는 광자의 몫 — 필터가 틀리면 답은 동전 던지기처럼 무작위

0° · 45° · 90° · 135°비트를 싣는 편광 방향 네 가지 — 가로·45°는 0, 세로·135°는 1

최대 1,200 km2017년 실험에서 저궤도 위성과 땅 사이에 키를 나눈 거리

산업에서 왜 중요한가

지금 인터넷 암호(공개키 암호)는 아직 깨지지 않았을 뿐, 깨질 수 없다는 계산적 안전성 증명은 없어요. 양자키분배는 그 증명이 아니라 물리 법칙에 기대는 방식이라 주목받습니다.
다만 이 영상은 원리만 다뤘어요. 실제 장비의 빈틈과 오류율을 얼마까지 허용하는지는 다루지 않았습니다.

누가 만드나

세계 큰손 (해외)

ID Quantique (스위스)양자키분배 장비와 양자 난수 발생기를 만드는 대표적인 회사

Toshiba (일본)광섬유로 양자키분배 시스템을 개발해 온 회사

QuantumCTek (중국)양자 암호통신 장비를 만드는 회사

해외 회사는 업계에 널리 알려진 대표 업체만 골랐고, 국내 회사는 이번 자료에 나오지 않아 싣지 않았습니다. 회사 소개일 뿐 투자 추천이 아닙니다.

영상으로 보기

YouTube에서 보기 ↗

더 깊이 — 원문 요약·용어 정리·출처

주식 채널에서 웬 양자냐고요? 양자컴퓨터 시대에 인터넷 비밀을 어떻게 지킬지가 통신·보안 업계의 큰 숙제라서예요. 쉽게 말해 양자 암호는 '열어 보면 글씨가 흐트러지는 편지'예요. 누가 몰래 읽으면 반드시 티가 나요. 양자 암호(양자키분배)는 어려운 수학 문제로 지키는 방식이 아닙니다. 광자 하나하나의 편광에 비트를 싣기 때문에, 누가 엿들으면 비트 넷 중 하나가 어긋나 흔적이 남습니다. 처음 보는 분께 - 양자 암호가 뭔가요? 빛 알갱이(광자) 하나하나에 0과 1을 실어 비밀 열쇠를 나누는 방법이에요. 빛 알갱이는 복사가 안 되고, 재면 상태가 바뀌어서 엿들으면 흔적이 남아요. - 왜 알아야 하나요? 지금 인터넷 암호는 '수학 문제가 어렵다'는 데 기대는데, 양자 암호는 수학이 아니라 물리 법칙에 기대요. 통신망 보안 기술로 시험·도입되고 있어 뉴스에 자주 나와요. - 시리즈 순서: 1편 중첩(큐비트) → 2편 불확정성 → 3편 희석냉동기 → 4편 양자암호(QKD) → 5편 양자내성암호(PQC)

영상에서 보는 것

보내는 쪽은 0과 1을 빛 알갱이(광자) 하나가 떨리는 방향에 싣습니다. 예를 들어 가로면 0, 세로면 1이에요(대각선 방향도 씁니다)
받는 쪽은 가로세로 필터와 대각선 필터 중 아무거나 골라 잽니다. 필터가 틀리면 답은 동전 던지기처럼 무작위입니다
그래서 어떤 필터를 썼는지만 공개로 알려 주고, 필터를 맞힌 절반만 남깁니다
엿듣는 사람은 빛 알갱이를 복사할 수 없어 직접 재고 다시 보내야 하는데, 재는 순간 방향이 흐트러져 흔적이 남습니다
비틀린 광자는 받는 쪽에서 또 반이 어긋나, 1/2 × 1/2 = 1/4, 필터를 맞힌 비트 넷 중 하나가 틀립니다
그래서 남은 키 일부를 공개로 대 보고, 어긋나면 버리고 다시 보냅니다
2017년에는 인공위성에서 땅까지 최대 1,200 km 떨어진 곳끼리 이 방식으로 비밀 열쇠를 나눴습니다

핵심 요약

양자키분배의 안전은 '풀기 어려운 계산'이 아니라 '재면 상태가 바뀐다'는 물리에서 나옵니다. 엿들은 사람은 원리적으로 흔적을 남기고, 그 흔적은 키 일부를 대조할 때 어긋남 비율로 드러납니다.

반면 지금 인터넷 암호(공개키 암호)는 아직 깨지지 않았을 뿐, 깨질 수 없다는 계산적 안전성 증명은 없습니다.

용어 정리

양자키분배(QKD): 양자 상태로 두 사람이 비밀 키를 나누는 방법입니다. 1984년 베넷과 브라사르가 낸 BB84가 첫 방식입니다.
편광: 빛(광자)이 떨리는 방향입니다. 영상의 0°·45°·90°·135° 네 방향을 씁니다.
기저(필터): 가로세로(0°·90°) 묶음과 대각선(45°·135°) 묶음입니다. 다른 묶음으로 준비한 광자를 재면 결과가 무작위입니다.
공개 채널: 필터 종류와 키 일부를 맞춰 보는 보통 통신입니다. 엿들을 수는 있어도 내용을 바꿀 수는 없다고 가정합니다.
공개키 암호: 인터넷 통신(TLS)이 인증과 키 교환에 쓰는 RSA·타원곡선 같은 암호입니다.

※ 1/4은 도청자가 모든 광자를 가로채 재고 다시 보낼 때, 필터를 맞힌 비트 가운데 어긋나는 비율입니다. 실제 장비의 빈틈과 오류율 허용 한도는 다루지 않았습니다.

※ 상자·집게·회전대·확대 원은 원리를 보여 주는 그림이며 실제 장비 모양이 아닙니다. 위성과 지상국은 보이도록 크게 그렸습니다.

영상에서 못 다 한 얘기

주식 채널에서 웬 양자 암호냐면, 양자컴퓨터 시대에 인터넷 비밀을 지키는 방법이 통신·보안 업계의 큰 숙제라서예요. 쉽게 말하면 '열어 보면 글씨가 흐트러지는 편지'예요. 몰래 읽으면 반드시 티가 납니다.

더 깊이: 도청자가 필터를 틀릴 확률 1/2 × 비틀린 광자를 받는 쪽이 잘못 읽을 확률 1/2 = 1/4입니다.

그래서 필터를 맞힌 비트 일부를 공개로 맞춰 보면, 엿들은 흔적이 어긋남 비율로 남습니다.

원문 예시는 맞게 받은 비트 중 무작위 3분의 1을 대조하고, 모두 맞으면 나머지를 키로 씁니다.

양자 전송은 아주 약하고 중간에 증폭할 수 없습니다.

2017년 실험은 저궤도 위성에서 땅까지 최대 1,200 km 거리에서 키를 나눴습니다.

양자 암호도 상대 확인·오류 정리 단계엔 수학을 쓰지만, 엿들으면 들킨다는 보장은 계산 난이도가 아니라 물리(재면 편광이 흐트러짐)에서 나옵니다.

출처

Bennett & Brassard 1984 (재수록 Theor. Comput. Sci. 2014, arXiv 2003.06557) / Liao et al., Nature 549, 43 (2017) / Shor & Preskill, PRL 85, 441 (2000) / RFC 8446 (TLS 1.3) 다음에 궁금해질 질문: 광자를 복사할 수 없다는 건 왜 그럴까요? 칩과 양자 기술 속 원리를 3D로 하나씩 열어 보는 채널입니다. 원리부터 알고 싶다면 구독해 두세요. ※ 투자 권유가 아닌 기술 설명입니다. #양자암호 #양자키분배 #QKD #편광 #양자컴퓨터 #과학쇼츠

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