양자 연구진, “3만 큐비트면 단 1시간 만에 비트코인 키를 해독할 수 있다”고 밝혀

비트코인의 ‘Q-Day’ 위협이 다가오고 있다

파리와 보스턴에 본사를 둔 이 회사는 목요일, 자사 연구진이 약 29,588개의 물리적 큐비트를 갖춘 내결함성 양자 컴퓨터가 256비트 타원곡선 암호화 문제를 단 61.8분 만에 해결할 수 있을 것으로 추정한다고 발표했다. 이 수학적 문제는 비트코인 거래를 승인하는 데 사용되는 디지털 서명의 기반이 됩니다. 새로운 연구 논문에 상세히 기술된 이 연구 결과는 또한 22,593개의 물리적 큐비트가 약 3.14일 만에 RSA-2048 암호화를 해독할 수 있음을 시사하며, 이는 이전 추정치보다 상당히 단축된 수치입니다. 2019년 연구진은 RSA-2048의 인수분해를 위해 약 2,000만 개의 물리적 큐비트가 필요할 것으로 전망했으나, 작년 구글 퀀텀 AI(Google Quantum AI)의 수정된 추정치에 따르면 이 수치는 100만 개 미만으로 낮아졌습니다.

Alice & Bob은 이번 최신 계산 결과가 양자 하드웨어 요구 사항과 처리 시간을 최소화하는 새로운 기준이 될 것이라고 밝혔다. 이 연구는 하드웨어 수준에서 특정 양자 오류를 줄이도록 설계된 ‘캣 큐비트(cat qubits)’로 알려진 특수한 초전도 기술을 기반으로 한다. 연구진은 이 접근 방식을 더 효율적인 오류 정정 코드와, 널리 사용되는 공개 키 암호화를 무력화할 수 있는 양자 컴퓨팅 방법인 쇼어(Shor) 알고리즘에 필요한 수학적 연산의 개선 사항과 결합했습니다. 이 회사는 이번 연구 결과가 기존 양자 컴퓨터가 비트코인 키를 해독할 수 있다는 증거라기보다는 이론적인 자원 추정치에 불과하다고 강조했습니다. 이러한 계산을 안정적으로 수행할 수 있는 기계를 구축하는 것은 여전히 주요한 공학적 과제입니다. 비트코인의 경우, 그 영향은 사용자가 자금의 소유권을 입증할 수 있게 해주는 타원 곡선 디지털 서명 시스템에 집중됩니다. 충분히 강력한 양자 컴퓨터는 노출된 공개 키로부터 개인 키를 계산해 낼 수 있어, 공격자가 무단 서명을 생성하고 암호화폐를 훔칠 수 있게 될 가능성이 있습니다.

앨리스와 밥이 추정한 1시간짜리 공격은 여전히 비트코인의 평균 블록 생성 간격인 약 10분을 초과하므로, 확인을 기다리는 일반 거래를 공격하는 데 있어 즉각적인 실용성은 제한될 것입니다. 그러나 이미 노출된 공개 키와 연결된 코인은 공격자가 다음 블록이 생성되기 전에 계산을 완료할 필요가 반드시 있는 것은 아니기 때문에 더 심각한 위협에 직면할 수 있습니다.

속도가 가속화되고 있다

이번 발표는 양자 공격에 대한 기술적 장벽이 점차 낮아지고 있음을 시사하는 일련의 최근 발전들에 이은 것이다. 비트코인닷컴 뉴스가 이달 초 보도한 바와 같이, 구글 퀀텀 AI는 ‘매직 스테이트 컬티베이션(magic state cultivation)’이라 불리는 오류 감소 기법을 시연하여, 복잡한 계산에 필요한 특수 양자 상태의 신뢰성을 40배 향상시켰다. 3월에 발표된 또 다른 구글 연구에 따르면, 첨단 양자 컴퓨터는 이론적으로 50만 개 미만의 물리적 큐비트를 사용하여 비트코인의 타원 곡선 서명을 해킹할 수 있으며, 제안된 한 구성에서는 약 9분 만에 공격을 완료할 수 있는 것으로 나타났다.

한편, 양자 컴퓨팅 기업 퀀티넘(Quantinuum)은 10월 19일 자사의 헬리오스(Helios) 시스템이 99.9995%의 논리적 정확도를 달성했다고 발표했는데, 이는 100만 번의 연산당 약 5개의 오류에 해당한다. 이 회사는 이번 성과를 2029년까지 상업적으로 활용 가능한 내결함성 양자 컴퓨터를 제공하겠다는 자사의 야망을 뒷받침하는 것이라고 설명했다.

앨리스 앤 밥(Alice & Bob)의 계산 결과는 또 다른 차원의 진전을 보여주며, 아키텍처 선택과 알고리즘 개선을 통해 기존 암호화 시스템을 공격하는 데 필요한 장비를 어떻게 대폭 줄일 수 있는지 입증했다.

앨리스 앤 밥(Alice & Bob)의 테오 페로닌(Théau Peronnin) CEO는 성명을 통해 “이 분야가 오류 정정 및 알고리즘 설계에 대한 더 나은 접근 방식을 개발함에 따라, 알고리즘 실행에 필요한 자원 추정치가 꾸준히 감소해 왔다”고 말했다.

이 회사는 양자 하드웨어의 개선과 계산 요구 사항의 감소가 2030년대 초반에 수렴할 것으로 예상하고 있으나, 이는 확정된 일정이 아닌 전망에 불과하다. 이번 연구 결과는 해당 기계가 상용화되기 전에 비트코인 개발자들이 양자 저항성 서명 체계를 연구해야 한다는 압박을 가중시키고 있다. 이전 추정치에 따르면 해당 공개 키가 이미 공개된 상태이기 때문에 약 690만 BTC가 잠재적인 위험에 노출될 수 있는 것으로 나타났다. 비트코인의 기존 서명 기술을 교체하는 것은 거래 데이터 용량 증가, 기존 지갑과의 호환성 문제, 비활성 또는 접근 불가능한 주소에 보관된 코인을 어떻게 보호할지에 대한 난제 등 상당한 복잡성을 초래할 것이다.

Alice & Bob은 조직들이 실제 양자 공격이 발생하기를 기다리기보다는, 양자 공격에 대비한 암호화 보호 조치를 조기에 도입할 것을 촉구했다. 변경 사항에 대해 광범위한 기술적 검토와 네트워크 전반의 조정이 필요한 비트코인의 경우, 암호학적 기능을 갖춘 양자 컴퓨터의 실제 등장이 여전히 불확실함에도 불구하고, 취약성 추정치가 줄어들고 있다는 점은 준비 작업의 중요성을 더욱 부각시킬 수 있다.