- IBM 과학자들은 단일 일관된 '고양이 상태'로 120개의 큐비트를 얽어 양자 컴퓨팅 분야에서 기록적인 업적을 달성했습니다.
- 이번 실험은 현대 암호화를 해독할 수 있는 결함 허용 양자 시스템으로의 도약을 의미합니다.
- 이러한 성과는 구글이 5월 발표한 연구에 이은 것으로, 비트코인 유사 암호화가 기존 예상보다 훨씬 적은 자원으로 양자 공격에 취약할 수 있음을 보여줍니다.
IBM은 비트코인과 디지털 세계의 대부분을 보호하는 암호학을 곧 해독할 수 있다는 우려를 다시 불러일으킨 돌파구를 달성했습니다. IBM 연구진의 연구 논문 'Big Cats: Entanglement in 120 Qubits and Beyond'는 120개의 양자 비트를 단일 일관된 시스템으로 성공적으로 얽힘(entangle)시켰으며, 이는 기록상 가장 크고 안정적인 다체(multipartite) 양자 상태를 나타냅니다.
IBM 연구진의 성과는 현대 암호화의 수학적 기반을 해독할 만큼 강력한 알고리즘을 실행할 수 있는 오류 허용 양자 컴퓨터로 나아가는 또 다른 단계를 밟았습니다. 연구진은 노이즈가 억제된 회로를 사용하여 양자 컴퓨터에서 대규모 얽힘 자원 상태를 생성하는 것을 목표로 합니다.
IBM 연구진에 따르면, 이 목표를 달성하기 위해 그래프 이론, 안정화 그룹(stabilizer groups), 회로 계산 등의 기법이 활용되고 있습니다.
IBM, 직접 충실도 추정을 통해 검증된 120큐비트 완전 얽힘 달성
기준에 따르면 a 연구 IBM 연구진에 따르면, 최신 실험에서 0.5의 임계값을 초과하는 0.56의 충실도 점수를 기록했으며, 이는 모든 큐비트 전반의 완전한 얽힘을 확인해 줍니다. 이는 IBM의 초전도 회로에 있는 모든 큐비트가 하나의 통합된 양자 시스템으로서 반응했음을 의미합니다.
연구진은 결과를 검증하기 위해 직접 충실도 추정(Direct Fidelity Estimation)을 사용했습니다. 이 검증 방법은 상태의 측정 가능한 특성 하위 집합을 샘플링하여 일관성을 확인하는 통계적 단축법으로, 120개의 모든 큐비트를 시뮬레이션하는 데에는 우주의 나이보다 더 오랜 시간이 걸리기 때문입니다.
우리는 방금 120개의 큐비트를 얽었습니다 — 양자 컴퓨터에서 달성된 가장 큰 얽힘 상태입니다.
전체 서한 읽기: https://t.co/rOwPVoHos4 pic.twitter.com/SGyCrqJClq
— Jay Gambetta (@jaygambetta) 10월 29일, 2025
이번 발표는 연구에 Google의 양자 AI 연구원 Craig Gidney에 의해 이루어진 연구에 이어진 것으로, 그는 암호화폐 지갑, TLS 연결, 디지털 인증서에 널리 사용되는 RSA 암호 해독에 이전에 추정된 것보다 20배 적은 큐비트가 필요할 수 있다고 밝혔습니다.
Gidney는 연구 논문에서 2048비트 RSA 키는 100만 개 미만의 노이즈가 있는 큐비트를 사용하여 일주일 이내에 해독될 수 있다고 지적했습니다. 이는 그가 2019년 연구에서 추정했던 2,000만 개의 큐비트보다 적은 수치입니다.
비트코인 블록체인은 RSA 대신 타원 곡선 암호화(ECC)를 사용하지만, 최신 양자 알고리즘developments, 예를 들어 쇼어 알고리즘(Shor’s algorithm)은 ECC 암호화 방식에 위협이 됩니다.
Naoris Protocol의 CEO인 David Carvalho는 당시 오늘날의 양자 컴퓨터가 아직 ECC를 해독하기에 강력하지는 않지만, 최신 발전으로 인해 그 시한이 단축되었다고 밝혔습니다.
그는 또한 정부 지원 기관과 사이버 범죄 그룹들이 이미 '지금 저장하고 나중에 해독하라(store now, decrypt later)' 전술을 사용하여 암호화된 블록체인 데이터를 수집 중이라고 덧붙였습니다. 그들은 양자 컴퓨터 하드웨어의 발전이 이루어질 때까지 기다렸다가 단 몇 분 만에 수년간의 거래 내역을 해독하여 경고 없이 조용히 지갑을 털어갈 수 있습니다.
이더리움과 알고랜드, 포스트 양자 암호화 구축 경쟁
IBM의 최신 성과는 슈뢰딩거의 사고실험에 따라 '고양이 상태(cat states)'라고 별명 붙여진 그린베르크 호른 자일링어(GHZ) 상태를 사용했습니다. GHZ 상태에서는 모든 큐비트가 0과 1의 중첩(superposition) 상태에 존재하므로 매우 민감하고 유지하기 어렵습니다.
IBM 연구진은 초전도 회로와 적응형 컴파일러를 사용하여 칩의 노이즈가 가장 적은 영역에 연산을 매핑했습니다. 연구에 따르면, 연구진은 역할을 완료한 큐비트를 일시적으로 분리시키는 임시 계산 과정을 활용했습니다. 이는 계산의 후반부에서 큐비트를 다시 연결하기 전에 큐비트를 안정화시킵니다. 이 전략은 전체 시스템 노이즈를 줄여 연구진이 120개의 완전 얽힘 큐비트로 확장할 수 있게 했습니다.
현재 비트코인 블록체인의 암호화는 타원 곡선 기반이며, 현재 컴퓨터에는 안전하지만 양자 공격에는 취약해질 수 있습니다. 이는 대규모로 이산 로그 문제를 해결할 수 있기 때문입니다. 실제 암호 공격을 실행하는 데 필요한 100만 큐비트 오류 정정 시스템을 달성한 회사가 아직 없기 때문에 이는 불분명한 상태입니다.
IBM의 가장 진보된 칩인 Condor는 약 1100개의 큐비트를 가지고 있습니다.
블록체인 개발자들과 정부는 이미 포스트 양자 암호학 연구에서 한 걸음 앞서 나갔습니다. 이 연구에 연구는 RSA 및 ECC와 같은 취약한 암호화 방법을 대체하는 것을 목표로 합니다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)는 양자 수준의 암호화를 위한 비트코인 양자 코어 0.2 표준을 수립했습니다.
이더리움과 알고랜드 블록체인도 하이브리드 또는 격자 기반(lattice-based) 암호화 모델을 탐색하기 시작했습니다.
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Collins J. Okoth
콜린스 오코트는 암호화폐와 기술을 8 년간 보도해 온 저널리스트이자 시장 분석가입니다. 그는 공인 재무 분석가 (CFA) 자격을 보유하고 있으며 정량 수학 학위를 소지하고 있습니다. 콜린스는 이전에 Geek Computer 와 CoinRabbit 에서 작가 및 편집자로 일했습니다.
