Jouranl of Information and Security

The analysis of quantum network simulators

남서울대학교 컴퓨터소프트웨어학과 교수, Hyuncheol Kim

Published Oct 31, 2024• 0 citations

Abstract

양자암호통신 시장의 신속한 도입과 확대를 위해서는 전용 링크와 네트워크로 구성된 양자암호 통신망을 구축하는 것을 넘어, 더 광범위한 인프라와 서비스 모델이 필요하다. 현재 단계에서는 실제 양자 통신망을 구축하고 이를 실질적으로 활용하는 연구 가 활발히 이루어지고 있지만, 초기 비용이 매우 높다는 점에서 큰 제약이 있다. 따라서 양자 통신망의 구성 및 활용연구를 효과 적으로 수행하기 위해서는 QKDNetSim, NetSquid, 그리고 SeQUeNCe와 같은 양자암호 통신망 시뮬레이션 툴에 대한 기본적인 조사와 활용 방안의 연구가 필수적이다. 본 논문에서는 오픈소스 양자암호 통신망 시뮬레이터의 요구사항과 각 툴의 특징을 체 계적으로 분석하였다. 이를 통해 시뮬레이터들이 제공하는 기능, 장점 및 단점을 비교하고, 이들 시뮬레이터를 활용하여 양자 통 신망의 성능을 극대화하고, 보다 안전하고 효율적인 양자암호통신 솔루션을 개발하는 데 필요한 통찰력을 제공하고자 한다.

DOI: 10.33778/kcsa.2024.24.4.059

Related papers

Keyword Network Analysis on Quantum Cryptography Trends Using Domestic Media Articles

Sang-Wook Kang, Sung-Uk Park

양자 기술은 기존의 고전 역학 기반 기술과는 본질적으로 차별화된 기술로, 상용화가 이루어진다면 연산 속도의 획기적 향상을 통해 이전에는 불가능했던 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 일으킬 것으로 기대된다. 본 논문은 국내에서 처음으로 양자암호와 관련된 언론 기사를 대상으로 키워드 네트워크 분석을 실시하였고, 이를 통해 도출된 시사점과 향후 연구 방향을 제시했다는 점에서 의의를 갖는다. 키워드 네트워크 분석을 통해 도출된 주요 핵심이슈는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 양자암호 기술의 대중화와 체험적 교육을 위한 온오프라인 플랫폼 구축, 둘째, 글로벌 경쟁속에서 양자암호 기술의 발전과 금융ㆍ산업분야 보안 응용, 셋째, 차세대 양자암호 통신망 표준화 및 경쟁력 강화를 위한 네트워크 인프라 구축, 넷째, 양자암호 기술의 클라우드 및 통신 인프라 상용화와 글로벌 시장 진출이다.

Han-guk jeonja georae hakoejiMay 31, 20250 citations

양자암호 통신망에서 양자키 관리를 위한 통합 데이터 구조

김현철

양자 역학을 기반으로 하는 양자암호통신에서는 각각의 정보를 개별적인 광자에 실어 전송하기 때문에 일부만 도청하는 것이 기본적으로 불가능하며, 침입자가 광자를 불법적으로 가로채 수신자에게 재전송을 하여도 양자 복제 불가능성원리에 의해 같은 정보를 광자에 실어 보내는 것이 불가능하다. 한편 네트워크 기반 다양한 서비스의 폭발적 증대와 함께 해당 서비스의 보안성 보장이 필수적으로 요구되면서 양자암호 통신망의 구축 및 관련 서비스가 다양한 형태로 추진되고 있다. 그러나 양자키 분배(QKD: Quantum Key Distribution) 기술의 발전과는 별개로 이를 활용한 네트워크 구축및 다양한 양자암호 기반 서비스 제공 방안에 관해서는 많은 연구가 필요한 상태이다. 본 논문에서는 양자암호 장치를기반으로, 다양한 양자암호 통신망 장비 간에 양자키를 전달하고 암호화된 전송환경 구현을 위한 통합 데이터 구조를제안하였다.

융합보안논문지Mar 1, 20210 citations

A Keyword Network Analysis on Trends in Quantum Cryptography Using Domestic Research Reports

Sang-Wook Kang, Sung-Uk Park

양자암호 기술은 기업 기밀이나 국가적 정보를 보호하기 위해 필수적인 역할을 수행하는 기술로 주목받고 있다. 만약 양자 컴퓨터의 발전으로 기존의 암호화 방식이 무효화 된다면, 개인정보 보호를 위해 양자암호 기술이 유일한 대안으로 부상할 가능성이 크다. 이러한 이유로, 해당 기술은 국가적으로도 매우 중요한 사안으로 인식되고 있다. 본 논문에서는 국내 최초로 양자암호에 대한 국내 연구보고서를 대상으로 키워드 네트워크 분석을 하였고 이에 대한 시사점과 향후 연구방향을 제시함으로써 학술적 가치를 지닌다. 빈도분석, 중심성분석, CONCOR분석을 통해 도출된 주요 키워드와 주요 도전과제, 양자암호 기술의 미래에 대해서는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 클라우드 및 블록체인 보안 강화를 위한 양자암호 알고리즘의 경량화 및 안전성 확보, 둘째, 양자암호 통신 시스템의 기술적 구현을 위한 하드웨어 개발과 표준화, 셋째, 광자기반 양자암호 통신에서 보안성과 해킹 방지를 위한 물리적 인프라 강화, 넷째, 국가 인프라와 에너지 관리 시스템의 보안을 위한 양자암호 기술 적용 및 대규모 데이터 처리이다.

Journal of Korea Technology Innovation SocietyApr 30, 20250 citations

Introduction to Quantum Circuit Implementation Using IBM Qiskit

Sangwon Min, Jungsoo Rhee

양자 컴퓨팅과 양자 기술은 암호학과 국방산업 등 다양한 분야에서 기존의 한계를 극복하고 새로운 패러다임을 제공하는 혁신적인 도구로 간주 되고 있다. 이러한 큰 영향력이 기대됨에도 불구하고 양자 컴퓨팅과 양자 기술을 사용할 수 있게 도와주는 양자 코딩에 대한 관심은 상대적으로 적은 것이 사실이다. 최근에는 접근성이 용이한 양자 코딩 플랫폼의 등장으로 실제 양자 컴퓨터를 활용하거나 양자 시뮬레이터를 통해 양자 코드를 작성하고 동작시킬 수 있는 환경이 조성되고 있다. 이에 따라 본 논문은 상용화된 양자 코딩 플랫폼들을 소개하고 큐비트와 양자 게이트에 대해 알아본다. 또, 이를 바탕으로 IBM의 Qiskit을 활용하여 고전 리플 캐리 덧셈(RCA) 알고리즘을 양자 RCA 회로로 구현하는 과정을 상세히 소개한다.

한국통신학회논문지Jul 21, 20240 citations

Comparative Analysis of Quantum Computing Performance Analysis Methods

Duwon Lee, Byung-Soo Choi

양자 컴퓨팅은 양자역학적 특성을 이용한 신개념 컴퓨팅을 의미한다. 양자 컴퓨팅과 관련한 연구개발은 크게 활용기술 개발과 구현 기술 개발로 구분되며, 다양한 활용기술과 구현 기술이 제안되고 있다. 현재까지 다양한 구현 기술이 제안되고 있으나, 실제로 비트 컴퓨팅의 한계를 뛰어넘기 위해서는 다양한 기술적 이슈들이 해결되어야 한다. 이 과정에서 양자 컴퓨팅의 성능에 영향을 끼치는 모든 구성 요소들에 대한 기능적, 성능적 요구 수준을 명확히 분석하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라, 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술 연구개발도 최근 급격한 관심을 받고 있다. 관련하여 이미 다수의 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술이 개발되었으나, 양자 컴퓨팅 시스템의 모든 구성요소 중 일부분을 주로 다루고 있거나 혹은 분석 가능 수준이 제한되는 한계점이 지적되고 있다. 이에 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술들을 체계적으로 비교 분석하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 이를 달성하기 위하여 최초로 양자 컴퓨팅 풀 스택 구조 관점에서 분석하는 기술을 적용한다. 다음으로 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술들을 양자 컴퓨팅 계산 성능 지표 범위(계산 시간 등)와 도출 능력(분석 시간 등) 측면에서 체계적으로 비교하였다. 결론적으로 본 연구를 통해 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술은 아직까지는 풀 스택 구조를 모두 분석하지 못하고 있으며, 분석 기술 측면에서 해결해야 할 기술적 이슈가 많음을 확인하였다. 이를 통해 최종적으로 향후 지향해야 하는 연구개발 방향성을 제시한다.

Journal of the Institute of Electronics and Information EngineersMar 31, 20240 citations

양자 정보통신 기술 동향과 시사점

이성용, 정현수

본 고에서는 최근 IT-NT 융합 기술 중 각광받고 있는 양자 정보통신 기술의 기초 이론 및 최신 동향 그리고, 실제적인 시스템 구현을 위한 구성 요소들을 살펴보고자 한다. 양자정보통신 기술은 광자(光子)의 양자역학적 특성에 기반을 둔 기술로서 양자 이론과 밀접한 관련을 가진 기술 분야이다. 일반적으로 양자정보처리 기술은 크게 양자 컴퓨터(quantum computer)와 양자 암호화(quantum cryptography) 기술, 양자 통신(quantum communication) 등으로 구분된다. 양자정보통신의 각 분야 기술이 아직은 기초연구 수준에 있지만 세계적으로 그 중요성을 인식하고 대규모 투자를 아끼지 않는 분야이기 때문에, 이 분야에 대한 투자를 소홀히 하면 기술 종속 또는 기술 후진국으로 전락할 수도 있다. 그러므로, 본 고에서는 외국의 기술 발전 추세에 대처하고 자체적인 관련 기반 기술을 확보하기 위한 기초 이론과 기술 동향에 대해 간략히 살펴보기로 한다.

전자통신동향분석 = Electronics and telecommunications trendsDec 1, 20020 citations