양자 컴퓨팅 기록 경신으로 비트코인 보안 부담 가중

양자 정확도가 급속히 향상되고 있다

퀀티넘은 월요일 자사의 헬리오스(Helios) 양자 컴퓨터가 100만 회 연산당 단 5건의 오류에 불과한 논리적 오류율을 달성했다고 밝혔으며, 이는 지난 9월에 세운 이전 기록보다 10배 개선된 수치다. 이 회사는 이 결과가 구글 퀀텀 AI(Google Quantum AI)가 이전에 보고한 경쟁 양자 하드웨어 아키텍처를 사용한 최고 공개 기록보다도 100배 더 우수하다고 주장한다.

이번 돌파구는 양자 컴퓨팅의 가장 큰 과제 중 하나인, 오류에 극도로 민감한 양자 비트(큐비트)에도 불구하고 계산의 정확성을 유지하는 문제를 해결한 것이다. 기존 컴퓨터와 달리 양자 시스템은 복잡한 계산을 안정적으로 수행하기 위해 정교한 오류 정정 기술이 필요하다.

퀀티넘은 여러 개의 물리적 큐비트를 결합해 더 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트를 생성하는 ‘컬러 코드(color code)’라는 기술을 활용해 이 결과를 달성했다. 또한 이 회사의 연구진은 보호 수준을 높일수록 오류가 기하급수적으로 감소한다는 사실을 입증했으며, 테스트에서 보호 수준을 한 단계 높일 때마다 잔여 논리적 오류가 12분의 1로 줄어드는 것으로 나타났다.

이번 결과는 동일한 헬리오스(Helios) 하드웨어에서 다른 오류 정정 방법을 사용했던 퀀티넘의 지난 9월 획기적인 성과를 바탕으로 한 것이다.

Quantinuum의 라지브 하즈라(Rajeeb Hazra) CEO는 성명을 통해 “정확도를 기하급수적으로 향상시키는 데 필요한 문턱을 넘어섰으며, 이는 ‘아폴로(Apollo)’ 프로젝트로 나아가는 우리의 길을 확고히 하고, 사용자들이 대규모 양자 기술을 통해 상업적 가치를 실현할 수 있도록 돕는 방안을 강화한 것”이라고 말했다.

이 회사는 이번 성과를 통해 오류 정정 성능이 2029년 출시를 목표로 하는 자사의 범용 내결함성 양자 컴퓨터 ‘아폴로(Apollo)’의 목표 범위에 진입했다고 밝혔다.

이번 연구에 참여하지 않은 샌디아 국립연구소(Sandia National Laboratories) 양자 성능 연구소(Quantum Performance Lab)의 공동 소장 로빈 블룸-코하우트(Robin Blume-Kohout)는 이번 성과를 중요한 이정표라고 평가했다. 그는 이번 연구 결과가 확장된 시스템이 100만 개 미만의 물리적 큐비트로도 유용한 내결함성 컴퓨팅을 달성할 수 있음을 시사한다고 말했다.

그러나 이번 결과는 대규모 범용 양자 컴퓨터의 시연이 아니라 특정 오류 정정 벤치마크에 관한 것이다. 이러한 시스템이 복잡한 알고리즘을 안정적으로 실행하기까지는 여전히 상당한 공학적 과제가 남아 있다.

비트코인을 위협하는 양자 위협이 주목받다

이번 발표는 지난주 구글 퀀텀 AI(Google Quantum AI)가 발표한 별도의 돌파구에 이은 것으로, 연구진은 오류를 40배나 줄여주는 ‘매직 스테이트 컬티베이션(magic state cultivation)’이라는 기술을 시연했다. 이 연구는 특정 고급 연산에 필요한 특수한 양자 상태를 생성하는 데 있어 99.99%의 논리적 충실도를 달성했다.

비트코인닷컴 뉴스가 보도한 바와 같이, 구글의 이러한 진전은 양자 컴퓨터가 널리 사용되는 암호화 시스템을 해독할 만큼 강력해지는 가상의 시점인 ‘Q-Day’에 대한 우려를 다시 불러일으켰다.

올해 초 구글 연구진은 비트코인의 디지털 서명에 사용되는 타원곡선 암호 체계를 해독하는 데 50만 개 미만의 물리적 큐비트가 필요할 것으로 추정했는데, 이는 일부 기존 추정치보다 약 20배 적은 수치다.

또한 이 연구는 첨단 양자 컴퓨터가 노출된 공개 키로부터 약 9분 만에 비트코인 개인 키를 도출할 수 있는 이론적 시나리오를 제시했다.

연구진은 구형 지갑 형식과 재사용된 주소에 보관된 자금을 포함해, 공개 키가 이미 노출된 약 690만 BTC(비트코인 총 발행 가능량의 약 3분의 1)가 잠재적으로 취약할 수 있다고 추정했다.

퀀티넘(Quantinuum)의 이번 최신 성과가 비트코인의 암호 체계를 해독할 수 있는 능력을 입증한 것은 아니지만, 궁극적으로 이러한 공격을 가능하게 할 수 있는 신뢰할 수 있는 양자 계산 기술 개발의 진전을 보여준다.

이러한 발전으로 인해 양자 시대 이후를 대비해 암호화폐 네트워크를 준비해야 한다는 논의가 더욱 활발해졌습니다. 피델리티 디지털 애셋(Fidelity Digital Assets)은 노출된 비트코인 공개 키가 취약해질 수 있다고 경고한 반면, 코인베이스(Coinbase)는 비트코인 네트워크를 양자 저항형 암호화 방식으로 전환하는 데 따르는 기술적 과제를 강조했습니다.

잠재적인 방어 수단으로는 새로운 디지털 서명 방식이 있지만, 이를 구현하려면 더 큰 규모의 서명, 지갑 업그레이드, 분산형 네트워크 전반의 조정 등 비트코인 인프라에 상당한 변화가 필요할 수 있다. 특히 어려운 문제는 소유자가 자금을 양자 저항형 주소로 이전할 수 없는 휴면 비트코인 보유와 관련이 있다.

현재로서는 비트코인의 암호화 보호 장치를 해독할 수 있는 양자 컴퓨터는 존재하지 않는다. 그러나 퀀티넘(Quantinuum)이 내결함성 ‘아폴로(Apollo)’ 시스템의 2029년 출시를 목표로 하고 있고, 구글이 관련 기술 분야에서 빠른 진전을 보이고 있는 만큼, 양자 저항형 암호화폐 인프라 개발 경쟁은 더욱 시급해지고 있다.