지난 2019년 2월 북한은 2018년 북한을 대표하는 최고 과학자 중 한 명으로 김일성종합대학의 김남철 교수를 선정했다. 김남철 교수가 최고 과학자로 선정될 수 있었던 것은 그의 양자정보 분야 연구 때문이다. 북한 양자암호 전문가 2018년 북한 최우수과학자로 선정

김남철 박사는 김일성종합대학 빛전자연구소 실장으로 북한의 양자통신, 양자컴퓨터 등 양자정보 분야 연구를 주도하고 있는 것으로 알려졌다. 즉 김남철 박사가 북한 내 양자정보 분야 최고 전문가 중 한명인 것이다.

NK경제는 김남철 박사가 과거 양자정보학에 대해 쓴 글을 확인했다. 그는 2017년 12월 29일 양자정보학의 정의와 세계적인 추세 등을 소개하는 글을 김일성종합대학 홈페이지에 게재했다.

김남철 박사의 글을 통해 북한이 양자정보 분야에 상당한 공을 들이고 있음을 알 수 있다. 글에서 김 박사는 양자정보기술의 발전으로 현재 널리 쓰이고 있는 공개열쇠(키)암호체계의 안전성이 뿌리채 흔들릴 것이라고 지적했다. 또 양자암호통신이 도입되면어떤 도청 전략도 실패할 것이라고 분석했다.

김 박사는 글에서 현대가 반도체를 중심으로 한 전자산업의 시대였다면 미래는 양자정보기술에 기반한 양자산업의 시대가 될 것이라고 지적했다.

그는 또 양자암호가 실용화 되면 우선 절대적인 보안이 필요되는 국방, 금융, 외교 등 핵심기간통신망에 쓰일 것이고 전화망이나 인터넷에도 도입돼 일반 사용자들 사이의 통신보안을 담보해주게 될 것이라고 설명했다.

북한이 보안기술로 양자정보기술의 중요성을 높게 보고 있는 것이다.

김 박사는 미국, 캐나다, 일본 등의 양자정보기술 개발 사례는 물론 구글, 나사(NASA), IBM 등의 동향도 소개했다. 이는 북한이 양자정보기술 개발과 관련된 국제적 동향을 파악하고 있다는 것을 보여준다.

김남철 박사는 "우리는 앞으로 전략적 시야를 가지고 양자통신 및 양자컴퓨터개발과 관련한 기초이론연구와 제작 및 도입의 결합을 실현함으로써 국내(북한)에서의 양자정보기술제품개발과 도입을 빨리 다그쳐나갈 것"이라며 북한에서도 양자통신, 양자컴퓨터 등에 대한 연구를 적극적으로 펼쳐나갈 것이라고 밝혔다.

북한이 올해 2월 김남철 박사에게 북한 최고 과학자라는 영예를 안겨준 것은 그의 연구를 독려하기 위한 목적도 있는 것으로 보인다. 

NK경제는 북한의 양자정보기술 이래를 돕기 위해 김남철 박사의 글 전문을 게재한다. 

양자정보기술개발의 세계적 발전 추세 전문

김정일 동지께서는 다음과 같이 교시하시였다.

"과학기술을 발전시키는 것은 현시기 사회주의위업을 고수하고 인민대중 중심의 우리식 사회주의를 더욱 빛내이기 위하여 나서는 절실한 문제입니다." (김정일선집 증보판 제15권 484페지)

최근 정보통신기술의 세계적 발전 추세에서 주목되는 점은 많은 나라들이 21세기 지식경제시대에 맞는 전략적인 과학기술발전계획을 작성, 집행하는데서 양자정보처리 및 양자통신기술을 중심고리의 하나로 보고 이 분야에서 국제적 패권을 쥐기 위해 필요한 과학기술인재 양성 사업과 과학연구사업, 제품개발사업에 큰 힘을 넣고 있는 것이다.

양자정보기술이란 ?

양자정보학은 양자력학과 정보과학이 서로 결합되여 생긴 새로운 과학분야로서 21세기의 주목되는 첨단과학분야로 인정되여 최근 급속한 발전이 이루어지고 있는 전망성이 큰 학문분야이다.

양자정보기술이란 양자역학적대상 실례로 개별적인 포톤이나 개별적인 전자들의 양자역학적상태를 정보나르개로 이용하고 양자물리학의 기묘한 특성들을 정보처리기술에 적용하는 새로운 형태의 정보통신기술을 말한다.

현재 우리가 활용하고있는 정보기술에서 정보나르개는 고전물리학의 대상으로서 실례로 높은 전압과 낮은 전압, 전류가 흐른다와 흐르지 않는다 등의 고전적 상태들을 수자 0과 1에 대응시켜 주어진 대상의 정보들을 표현하며 그것들을 통신로를 통해 전송하고 처리한다.

양자암호통신기술은 통신의 비밀보장을 자연의 기본원리인 양자역학의 법칙에 의해 담보하므로 도청이 원리적으로 불가능하며 그 안전성이 절대적으로 담보되는 새로운 암호통신기술이다. 이처럼 양자역학적 대상들에서 나타나는 기묘한 성질들이 정보처리에 이용되기 시작함으로써 종전에는 상상조차 할 수 없었던 새로운 정보처리 및 통신기술들이 연이어 개발되고 있으며 정보처리기술에서의 질적 비약을 담보해주는 것으로 인해 21세기의 전망성이 큰 정보처리기술이라고 인정되고 있다.

1. 왜 양자정보기술이 오늘날 세계적으로 큰 주목을 끌고있는가?

양자정보과학은 양자력학과 정보과학이 서로 결합돼 생긴 새로운 첨단경계과학으로서 양자역학응용의 새로운 경지를 개척하였을뿐만 아니라 21세기 정보과학의 발전 특히 양자정보기술의 발전을 위한 새로운 원리와 방법을 제공해주고 있다. 양자정보이론의 기초를 마련한 선행연구자들의 의도는 원래 양자역학을 보조적으로 이용함으로써 고전정보처리과정들을 보다 완성하는 것이였으나 연구가 심화됨에 따라 양자역학의 근본원리들이 고전정보이론과 결합되면서 질적으로 새로운 정보처리기술을 제공해준다는 것이 증명되게 되였으며 마침내 양자정보분야는 하나의 새로운 첨단과학분야로 인정되여 오늘날 급속한 발전의 전성기를 맞이하고 있다.

 1994년에 물리학자 쇼어(P. Shor)는 양자컴퓨터상에서 큰 수의 씨인수분해를 가능하게 하는 양자산법 즉 '쇼어알고리듬'을 개발함으로써 큰 수의 인수분해의 어려움에 기초하고 있는 공개열쇠암호체계의 안전성을 밑뿌리채 뒤 흔들어 놓았다. 그것은 당시 200자리수의 큰 수를 인수분해하는데 가장 강력한 컴퓨터를 써도 수천년 걸릴 것으로 보고 있었는데 일단 양자컴퓨터만 개발된다면 이러한 계산을 쇼어알고리듬을 이용해 단 몇분 동안에 수행할 수 있다는 것을 증명하였기 때문이다.

즉 이제는 공개열쇠암호체계의 안전성에 더 이상 기대를 가질 수 없게 됐다. 바로 이러한 난점을 극복할 수 있게 하여주는 것이 양자암호기술이다. 이러한 양자암호통신에서는 양자역학의 불확정관계와 측정의 고유한 특정에 의하여 송신자와 수신자들은 통신로에 접근한 도청자의 존재를 알아낼 수 있으며 따라서 양자암호통신에 대한 그 어떤 도청전략이든 실패를 면할 수 없다.

이상에서 설명한바와 같이 원리적으로 해득불가능한 양자암호기술과 현재의 컴퓨터와는 비교조차 할 수 없는 초대규모의 병렬처리기능을 가진 양자컴퓨터의 개발은 양자역학의 다종다양하고 기묘한 특성들을 이용하는 양자정보기술에 의하여 가능해지고 있으며 최근 시기 세계적으로 나노기술을 독점하려고 치렬한 기술개발경쟁을 벌리고있는 주요한 이유의 하나도 바로 누가 먼저 양자컴퓨터를 만들어 내겠는가와 관련돼 있다.

2. 실용화단계에 들어선 양자암호통신기술

양자암호는 양자정보과학분야에서 가장 먼저 실험적으로 성공한 분야로서 이미 세계의 여러 나라들에서는 본격적인 실용화단계에 진입하고 있다. 최초의 양자암호통신실험은 1989년에 미국의 IBM회사의 토마스-마트슨 연구쎈터의 이론물리학자인 벤네트(C.H.Bennett)와 브라싸드(G.Brassard)에 의해 진행되였는데 당시 송신자와 수신자사이의 통신거리는 30cm정도였다.

2003년초에 스위스의 제네바에 있는 id Quantique회사와 미국의 뉴욕에 있는 Magic Technology회사는 세계에서 처음으로 양자암호열쇠전송장치를 상품화하는데 성공하였다. 물론 전송거리는 벤네트가 최초의 실험에서 보여준 30cm보다는 훨씬 길다. 현재 시장에서 판매유통되는 양자암호통신기제품의 전송거리가 수십km정도이다. Magic회사제품의 가격은 10만US＄정도이다.

특히 2013년 판건위원사가 이끄는 어느 한 나라의 양자통신국가중점실험실에서는 세계에서 처음으로 지상 대 인공지구위성 사이의 양자암호통신실험에 성공함으로써 전 지구적인 양자암호통신망을 구축하기 위한 연구에서 돌파구를 열어 놓았으며 그 전송거리는 이미 400km에 달한다. 이에 기초해 2016년 8월 세계에서 처음으로 양자과학실험위성 '흑자'호를 발사하여 양자암호통신기술의 실용화에서 큰 전진을 이룩했다.

3. 양자컴퓨터개발에서의 특기할 사변

최근에 실용양자컴퓨터의 출현을 20~30년 후로, 즉 2040년대로 보고있던 전문가들의 예상을 뒤집어엎는 일이 벌어졌다. 2013년 5월 캐나다의 D-Wave라는 모험기업(venture enterprise)이 제작한 양자콤퓨터를 Google과 NASA(미항공우주국)가 각각 구입하고 동시에 양자인공지능개발연구소를 공동으로 설립했다는 새 소식이 전해지면서 갑자기 양자컴퓨터가 실용 단계에 들어섰다는 것을 세계가 알게 됐다.

만일 조합최적화 문제를 충분히 풀 수 있는 컴퓨터가 있으면 인공지능 분야에서 기계학습, 화상 및 음성인식, 게놈해석, 단백질합성, 일정짜기, 위험분석과 같이 고전컴퓨터가 가장 어려워하는 문제영역에서 획기적인 기술돌파가 이루어지게 되며 학술연구기관들, 항공회사, 제약회사, 금융기관 등이 그러한 컴퓨터를 구입하고 이용하는 주요 고객으로 된다.

IBM은 10~20년후로 예견하였던 실용양자컴퓨터의 시장판매를 5년 이내로 앞당기겠다고 발표했는데 이것은 D-Wave회사가 자기들의 최대의 경쟁자임을 스스로 시인한 것으로 된다. 또한 최근에 발표된 자료에 의하면 일본은 2020년에 양자컴퓨터의 실물을 공개할 예정이라고 한다.

4. 양자정보기술개발의 발전전망

어느 한 학자는 '양자정보과학의 발전과 전망'이라는 글에서 20세기의 제3차 산업혁명이 미소전자기술, 초대규모집적회로제조기술, 계산기기술과 통신망기술 등이 결합돼 형성된 오늘날의 '전자산업'(반도체산업)이라고 말할 수 있다면 오늘날의 제4차 산업혁명은 나노기술, 나노부분품제조기술, 양자컴퓨터기술, 그리고 양자통신기술 등이 결합되여 형성되게 될 미래의 '양자산업'이라고 말할 수 있다고 썼다.

최근 10여년 동안에 양자정보론은 탄생한 때로부터 급속히 발전했으며 이미 광범한 과학과 기술영역에서의 응용전망을 충분히 과시하였다. 이 새로운 과학분야는 이미 그리고 현재도 많은 과학기술적인 문제점들을 수많이 제기하면서 하나의 새로운 광대한 연구영역을 형성하면서 부단히 사람들의 이목을 집중시키는 휘황한 성과로 주목을 받고 있다.

양자정보론의 탄생과 발전은 과학방면에서 뿐만 아니라 기술적 방면에서도 중대한 영향을 미치고 있다. 그의 발전전망은 양자정보기술산업(QIT)이다. 그것은 광대한 IT산업의 시대를 갱신할 수 있는 다음 단계의 기대가 촉망되는 새로운 정보기술산업이다. 양자정보론은 현재의 정보기술의 물리적 한계를 돌파하고 새로운 정보기능을 개척해주고 있으며 정보과학의 지속적발전을 제공하는 원리와 방법을 제공해주고 있는 것으로 하여 IT산업의 면모를 갱신하는 추동력으로 되고 있으며 IT산업의 철저한 변혁방향을 제시해주고 있으며 이 방향에서 대량적이고 신속히 그리고 효과적인 각양각색의 새로운 학문분야들을 탄생시키고 있는데 그것은 앞으로 반드시 정부급에서의 정보관리와 금융안전 및 국방과학기술에 매우 큰 영향을 미치게 될 것이다.

양자정보통신 기술은 앞으로 군사기술분야에서 전면적인 도입이 더욱 다그쳐지고 그 전략적 의의는 날로 커질 것으로 보인다. 양자암호가 실용화되면 그것은 우선 절대적인 보안이 필요되는 국방, 금융, 외교 등 핵심기간통신망으로 될 것으로 보고 있으며 전화망이나 인터넷상에도 도입되여 일반사용자들사이의 통신의 보안을 담보해주게 될 것이다. 그리고 지상대 위성사이에 양자암호통신이 실용화된다면 가까운 앞날에 손전화(휴대폰)에까지 양자통신기술이 도입될 것으로 보고 있다.

우리는 앞으로 전략적시야를 가지고 양자통신 및 양자컴퓨터개발과 관련한 기초이론연구와 제작 및 도입의 결합을 실현함으로써 국내에서의 양자정보기술제품개발과 도입을 빨리 다그쳐나갈 것이다.
 

강진규 기자  maddog@nkeconomy.com

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