IBM의 양자 컴퓨팅 기술과 암호화폐의 위협
IBM의 최신 양자 컴퓨팅 기술은 암호화폐 세계에 새로운 위협을 제기하고 있다. 즉, 비트코인의 암호화를 해독할 수 있는 컴퓨터가 등장할 가능성이 커졌다는 것이다.
120큐비트의 얽힌 양자 상태
이달 초 발표된 보고서에서 IBM의 연구자들은 120큐비트의 얽힌 양자 상태를 생성했다고 밝혔다. 이는 지금까지의 연구 중 가장 중요한 성과 중 하나로 평가받고 있다. “Big Cats: Entanglement in 120 Qubits and Beyond“라는 제목의 논문에서 이 실험은 모든 큐비트에서 진정한 다중체 얽힘을 보여주며, 이는 언젠가 현대 암호를 해독할 수 있는 알고리즘을 실행할 수 있는 결함 허용 양자 컴퓨터로 나아가는 중요한 단계로 여겨진다.
“우리는 소음이 억제된 회로를 사용하여 양자 컴퓨터에서 큰 얽힌 자원 상태를 생성하려고 한다”고 설명했다. “우리는 그래프 이론, 안정화 그룹 및 회로 비계산 기술을 사용하여 이 목표를 달성한다.”
기술 경쟁과 IBM의 돌파
이 보고서는 주요 기술 기업들 간의 경쟁이 치열해지고 있는 가운데, 실용적인 양자 컴퓨터 개발을 위한 빠른 발전 속도 속에 발표되었다. IBM의 돌파는 구글의 양자 AI를 초월했으며, 구글의 105큐비트 윌로우 칩은 지난주 물리 알고리즘을 실행하여 어떤 고전 컴퓨터보다도 빠르게 시뮬레이션했다.
GHZ 상태와 양자 플랫폼
연구에서 IBM 팀은 그린버거-호른-자일링거(GHZ)로 알려진 양자 상태의 한 종류를 사용했으며, 이는 슈뢰딩거의 유명한 사고 실험에 따라 “고양이 상태”라고 불린다. GHZ 상태는 모든 큐비트가 동시에 모두 0이거나 모두 1인 중첩 상태에 존재하는 시스템이다. 하나의 큐비트가 변하면 모든 큐비트가 변하는데, 이는 고전 물리학에서는 불가능한 일이다.
“실용적인 유용성 외에도, GHZ 상태는 역사적으로 이온, 초전도체, 중성 원자 및 광자와 같은 다양한 양자 플랫폼에서 벤치마크로 사용되어 왔다”고 연구자들은 덧붙였다.
120큐비트의 성과와 평가
120큐비트에 도달하기 위해 IBM 연구자들은 초전도 회로와 칩의 가장 적은 소음 영역에 작업을 매핑하는 적응형 컴파일러를 사용했다. 그들은 또한 일시적인 비계산 과정을 통해 역할을 마친 큐비트를 잠시 분리하여 안정적인 상태에서 휴식을 취한 후 나중에 다시 연결할 수 있도록 했다.
결과의 품질은 생성된 상태가 이상적인 수학적 상태에 얼마나 근접한지를 측정하는 충실도(fidelity)를 사용하여 평가되었다. 충실도가 1.0이면 완벽한 제어를 의미하며, 0.5는 완전한 양자 얽힘을 확인하는 임계값이다. IBM의 120큐비트 GHZ 상태는 0.56을 기록하여 모든 큐비트가 단일하고 일관된 시스템의 일부로 남아 있음을 증명하기에 충분했다.
양자 컴퓨터의 암호화 위협
이러한 결과를 직접 검증하는 것은 계산적으로 불가능하다. 120큐비트의 모든 구성 조합을 테스트하는 데는 우주의 나이보다 더 오랜 시간이 걸릴 것이다. 대신 IBM은 두 가지 통계적 지름길에 의존했다: 집합 간섭 패턴을 추적하는 패리티 진동 테스트와, 안정화라고 불리는 상태의 측정 가능한 속성의 하위 집합을 무작위로 샘플링하는 직접 충실도 추정이다.
아직 실제 암호화 위협을 제기할 정도는 아니지만, IBM의 돌파는 실험을 660만 BTC(약 7672억 8000만 달러)의 위험에 처한 비트코인에 한 걸음 더 가깝게 만들었다.
비트코인과 양자 공격
위험에 처한 코인에는 비트코인 창시자인 사토시 나카모토가 소유한 코인도 포함된다. “이것은 비트코인의 가장 큰 논란 중 하나입니다: 사토시의 코인을 어떻게 처리할 것인가. 당신은 그것들을 이동할 수 없고, 사토시는 아마도 사라졌습니다,”라고 프로젝트 11의 창립자인 알렉스 프루덴이 Decrypt에 말했다.
비트코인 주소가 공개 키를 노출하면, 충분히 강력한 양자 컴퓨터는 이론적으로 이를 재구성하고 확인 전에 자금을 탈취할 수 있다. IBM의 120큐비트 시스템은 그 자체로는 그 용량이 없지만, 그러한 규모로 나아가는 진전을 보여준다.
미래의 양자 위협
IBM은 2030년까지 결함 허용 시스템을 목표로 하고 있으며, 구글과 Quantinuum도 유사한 목표를 추구하고 있어 디지털 자산에 대한 양자 위협의 타임라인이 점점 더 현실이 되고 있다.
