양자통신에 도전한다...

양자통신에 도전한다...

삼체를 본 사람이라면 양자통신을 어느 정도 이해할 것이다. 물론 현실은 갈길이 멀지만....

파더보른 대학교(Universität Paderborn, 독일)를 포함한 유럽 공동 연구팀은 광자가 가진 “정보”, 즉 편광 상태가 다른 장소의 광자에게 그대로 전달하는 실험에 성공했다. 마치 USB 없이 파일을 복사하는 것처럼, 물리적 이동 없이 정보만 옮겨진 것이다. 즉 광자 자체를 이동한 건 아니다.  

로마 사피엔자 대학교의 두 건물 사이 270미터 공중 광학 링크를 통해, 서로 다른 양자점(quantum dot)에서 나온 광자 사이에 처음으로 양자 순간이동을 구현했다.

전송 정확도는 82%로, 고전적 방식의 한계를 뛰어넘는 수치다. Nature Communications에 실린 결과다.

핵심은 “독립된 두 장치 사이”라는 점이다. 기존에도 양자 순간이동 실험은 있었지만, 같은 광원에서 나온 광자끼리였다.

이번에는 물리적으로 완전히 분리된 두 개의 독립 광원 사이에서 성공한 것으로, 양자 인터넷 구현의 핵심 전제 조건을 충족한 것이다.

중국은 이 방향에서 가장 앞서 있다. 묵자(Micius) 위성을 통해 1,200km, 지난-1 마이크로위성으로 12,900km 양자 통신 링크를 달성했다. 거리 면에서 독보적이다.

그런데 중국 방식에는 구조적 한계가 있다. 위성이 중계자 역할을 하기 때문에, 정보가 위성을 거치는 순간 양자 상태를 측정해야 한다. 측정은 양자 상태를 붕괴시킨다. 쉽게 말하면 배달부가 반드시 봉투를 열어봐야 전달할 수 있는 구조다. 위성이 신뢰할 수 있는 존재여야 한다는 전제가 필요하고, 그 순간 완벽한 보안은 깨진다.

이번 유럽 연구의 핵심은 완전히 독립된 두 광원 사이에서 처음으로 순간이동을 구현했다는 점에서 큰 의미가 있다.

거리는 270미터로 짧지만 이 방식이 확장되면 중국과 달리 중계자 없이, 도청이 원칙적으로 불가능한 통신망이 만들어진다. 양자 인터넷의 진짜 보안은 거리가 아니라 이 구조에서 나온다.

파더보른 대학의 Klaus Jöns 교수는 이렇게 말했다. “10년에 걸친 장기 전략이 결실을 맺었다. 뛰어난 소재 과학, 나노 가공, 광학 양자 기술의 결합이 성공의 열쇠였다.”

양자 인터넷이 실현되면 현재의 암호화 방식과는 비교할 수 없는 수준의 보안 통신이 가능해진다. 도청 자체가 원리적으로 불가능한 통신망이다.

아직 갈 길이 멀지만, 이번 실험은 그 방향이 맞다는 걸 증명한 중요한 이정표라 볼 수 있다.


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Economist John​​​​​​​​​​​​​​​​