[뉴스프리존,대전=이기종 기자] 한국표준과학연구원(KRISS)은 양자기술연구소 연구팀이 고등과학원, 서울대학교와 공동연구로 여러 사람이 공유하는 양자정보를 유출 가능성 없이 전달할 수 있는 원격전송기술을 완성했다고 20일 밝혔다.

양자정보(quantum information)는 원자, 광자와 같은 기본 양자입자에 저장된 정보이며 0과 1의 중첩이 가능하여 정보의 보안성이 높고 경우에 따라 대용량 정보처리가 가능하다.

이 양자정보를 통해 구성된 양자네트워크로 연결된 구성원들은 유출 불가능한 비밀정보를 공유할 수 있다.

또 양자네트워크에서의 비밀정보 공유는 양자원격전송을 통해 이뤄지는데 원격전송(teleportation)은 양자계에 저장된 정보를 손상 없이 다른 양자계로 옮기는 작업이다.

특히 정보가 공유된 그룹 내에서는 안전하지만 이를 다른 구성원들에게 전달하는 과정에서 보안성이 보장되지 못했고 정보의 발신자가 다수인 경우 양자원격전송을 적용할 수 없다는 것도 문제였다.

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 다자간 양자원격전송의 이론과 보안성을 실험적으로 증명함으로써 완성했다.

연구과정을 보면 양자원격전송의 문제점에 개선하기 위해 고등과학원 이승우 교수가 제안한 비밀공유 양자원격전송의 개념도에 주목해 이를 시현하는데 중점을 뒀다.

기존의 단점으로 예를 들어 5명으로 이루어진 그룹에서 2명이 공유하고 있는 비밀정보를 나머지 3명에게 전달하고자 하면 전송효율이 급격히 떨어짐은 물론 일부 참여자에 의한 정보유출의 우려가 있었다.

그러나 이 교수의 양자원격전송 개념을 보면 8명으로 이루어진 그룹에서 3명이 공유하고 있는 비밀정보를 나머지 5명에게 전달할 수 있다.

이를 통해 기존과 달리 정보유출로부터 자유롭고 거리와 관계없이 정보를 전송할 수 있다.

이 과정에서의 양자원격전송(quantum teleportation)은 물질이 직접 이동하지 않으면서 물질의 상태만을 원거리로 전달하는 기술이며 양자통신과 양자컴퓨팅의 핵심기술 중 하나이다.

이어 광자를 만들고 측정하는 양자광학계의 개발과 광섬유 기반으로 소형·모듈화에 성공한 벨상태분석기를 통해 비밀공유 양자원격전송이 가능했다.

여기에서의 벨상태분석기(Bell state analyzer)는 광자들 사이의 얽힘이며 양자역학적 상관관계의 종류를 구분하는 측정장치이다.

또 특허로 등록된 새로운 양자기술들은 이번 실험에서 원격전송 성공확률을 월등히 높이는 데 활용됐다.

이 연구결과에 의하면 네 개의 광자가 얽힌 양자네트워크를 통해 두 명의 발신자가 공유하는 양자정보를 다른 두 명의 수신자가 가진 광자들로 원격전송을 했다.

이상민 책임연구원은 “비밀정보를 분산해 원격전송하는 방법을 세계 최초로 제시해 다자간 양자암호통신과 분산화 양자컴퓨터 개발 가능성을 높였다”라며 “세계 각국의 연구개발 경쟁에서 새로운 방향성을 제시할 것으로 기대된다”고 말했다.