[문제] 양자 컴퓨팅(Quantum Computing)의 기본 개념인 큐비트(Qubit), 중첩(Superposition), 얽힘(Entanglement)을 설명하고, 양자 컴퓨팅이 기존 암호화(RSA, AES)에 미치는 위협과 대응 방안(양자내성암호)을 서술하시오.
1. 양자 컴퓨팅 핵심 개념
| 개념 | 설명 |
|---|---|
| 큐비트(Qubit) | 양자 정보의 기본 단위. 고전 비트(0 or 1)와 달리 |0⟩과 |1⟩의 중첩 상태 가능. 측정 시 확률적으로 0 또는 1로 붕괴 |
| 중첩(Superposition) | 큐비트가 |0⟩·|1⟩ 동시 존재. n개 큐비트로 2n개 상태 동시 처리 → 병렬 연산 |
| 얽힘(Entanglement) | 두 큐비트가 물리적으로 떨어져 있어도 하나의 측정이 다른 큐비트 상태를 즉시 결정. 양자 알고리즘의 핵심 |
2. 암호화 위협과 양자내성암호
- Shor 알고리즘: 대규모 양자 컴퓨터로 RSA·ECC 소인수분해·이산 로그 문제를 다항식 시간에 해결 → RSA·ECC 붕괴 위협
- Grover 알고리즘: AES-128의 브루트포스 탐색 복잡도를 O(2128)에서 O(264)으로 감소 → AES-256으로 대응 가능
- 양자내성암호(PQC): NIST FIPS 203 ML-KEM(키 교환), FIPS 204 ML-DSA(디지털 서명), FIPS 205 SLH-DSA(해시 서명) 표준화
핵심 키워드: 양자컴퓨팅, Qubit, 중첩, 얽힘, Shor 알고리즘, Grover 알고리즘, PQC, ML-KEM, NIST FIPS
양자 컴퓨팅의 중첩·얽힘은 2n 병렬 처리로 현재 암호 알고리즘(RSA·ECC)을 위협한다. NIST PQC 표준(ML-KEM·ML-DSA)으로의 조기 전환이 “Harvest Now, Decrypt Later” 공격에 대한 핵심 대응책이다.