비트코인 ‘Q-Day’ 위협 속 구글, ‘마법 같은’ 양자 기술 돌파구 강조

구글의 최신 양자 기술 돌파구

구글 퀀텀 AI는 목요일, 연구진이 자사의 윌로우(Willow) 양자 프로세서에서 “매직 스테이트 컬티베이션(magic state cultivation)”이라는 기술을 성공적으로 시연함으로써, 대규모 오류 정정 양자 컴퓨터 개발에 있어 오랫동안 존재해 온 장애물을 극복했다고 밝혔다.

과학 저널 ‘사이언스(Science)’에 게재된 이 연구는 해당 과정을 거치지 않은 양자 상태에 비해 오류를 40배나 줄이는 성과를 거두었다. 연구진은 또한 99.99%라는 기록적인 논리적 충실도를 지닌 이른바 ‘T-상태’를 생성함으로써, 양자 계산의 핵심 구성 요소에서 매우 높은 정확도를 입증했다.

매직 스테이트는 범용 양자 컴퓨팅에 필수적인 특정 연산을 수행하는 데 필요한 특수한 양자 자원이다. 이를 안정적으로 생성하는 것은 주요 공학적 과제였으며, 일부 추정에 따르면 양자 컴퓨터 용량의 최대 95%가 매직 스테이트 생성에 할당될 수 있다고 한다.

구글의 기술은 프로세서의 작은 영역에 잡음이 있는 양자 상태를 도입하고, 조율된 측정을 통해 오류를 감지하여 결함이 있는 시도를 제거함으로써 이러한 병목 현상을 해결합니다. 연구진은 또한 서로 다른 오류 정정 아키텍처 간에 정제된 양자 상태를 전송하는 방법을 시연했는데, 이는 양자 시스템을 확장하는 데 중요한 기능입니다.

구글은 여전히 상당한 기술적 과제가 남아 있음을 인정하면서도, 이번 연구 결과를 기존 컴퓨터로는 해결할 수 없는 문제를 해결할 수 있는 유용하고 내결함성 있는 양자 컴퓨터를 구축하기 위한 중요한 단계라고 설명했습니다.

비트코인의 양자 보안 위협

이번 돌파구는 “Q-Day”로 알려진 예상되는 이정표인 양자 컴퓨팅에 대한 비트코인의 암호화 보안이 결국 취약해질 수 있다는 우려를 더욱 키우고 있다.

지난 3월, 구글 연구진은 비트코인의 디지털 서명을 뒷받침하는 타원 곡선 암호 체계를 해독하는 데 50만 개 미만의 물리적 큐비트가 필요할 수 있다는 별도의 분석 결과를 발표했는데, 이는 일부 초기 추정치보다 약 20배 적은 수치다.

해당 연구는 또한 충분히 발전된 양자 컴퓨터가 노출된 공개 키로부터 약 9분 만에 비트코인 개인 키를 도출할 수 있는 이론적 시나리오를 제시했는데, 이로 인해 공격자가 거래가 확정되기 전에 이를 가로챌 가능성이 있다. 연구진은 구형 지갑 형식이나 재사용된 주소를 포함해 공개된 키를 통해 약 690만 BTC가 노출될 수 있을 것으로 추정했다.

그러나 현재로서는 이러한 공격을 수행할 수 있는 양자 컴퓨터는 존재하지 않습니다. 구글의 최신 ‘매직 스테이트(magic state)’ 연구는 비트코인의 암호 체계를 해독할 수 있는 능력을 입증한 것은 아니지만, 향후 이를 수행할 수 있는 기기를 개발하는 데 있어 기술적 장애물 중 하나를 다루고 있습니다.

지난 9월, 피델리티 디지털 애셋(Fidelity Digital Assets)은 충분히 강력한 양자 컴퓨터가 결국 노출된 비트코인 공개 키로부터 개인 키를 도출해낼 수 있다고 경고했다. 이 회사는 SHRINCS라고 불리는 제안된 접근 방식을 포함한 양자 저항성 서명 시스템을 검토하는 한편, 비트코인의 거래 처리량을 감소시키고 수수료를 증가시킬 수 있는 더 큰 규모의 서명이 야기하는 복잡성을 강조했다.

앞으로의 과제

바로 이번 주, 암호화폐 거래소 코인베이스(Coinbase)는 비트코인을 양자 저항형 암호화 체계로 전환하는 데 따르는 과제를 설명하는 상세한 평가 보고서를 발표했다. 비트코인 공급량의 약 15%를 보호하고 있다고 밝힌 이 거래소는, 기존 서명 알고리즘을 교체하는 것이 해결책의 일부에 불과할 것이라고 강조했다. 개발자들은 또한 기관용 보관 시스템, 제한된 블록체인 용량, 기존 지갑과의 호환성, 그리고 휴면 주소에 보관된 자금을 고려해야 합니다. 코인베이스는 BIP-360을 비롯한 여러 제안들을 더 유연한 암호화 보호 기능을 도입하기 위한 잠재적 기반으로 지목했습니다.

특히 어려운 문제는 소유자가 개인 키를 분실했거나 다른 이유로 자금을 새로운 보안 표준으로 이전할 수 없는 지갑에 보관된 비트코인과 관련이 있습니다. 이러한 보유분은 네트워크가 양자 저항성 보호 조치를 채택한 후에도 여전히 위험에 노출될 수 있습니다.

구글은 자체 시스템을 양자 저항형 암호화로 전환하기 위해 2029년을 목표로 별도로 설정하며, 업계 전반의 준비 상황을 강조했습니다.

비트코인의 경우, 당면한 과제는 즉각적인 보안 실패가 아니라, 양자 컴퓨터가 기존 보안 체계를 위협할 만큼 강력해지기 전에 분산형 네트워크 전반에 걸쳐 업그레이드를 조율해야 하는 잠재적으로 긴 과정에 있습니다.