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양자 해킹, 量子-, Quantum Hacking, QH
동의어 : 양자 암호 해킹

양자 암호 키 분배 시스템(QKD system)에서 생성된 양자 암호 키(quantum key)를 해킹(hacking)하는 행위.

QKD 시스템은 양자 역학 이론상 해킹이 불가능하지만, 실제 구현에 사용하는 각각의 광학 및 전자 디바이스들이 가진 허점(loophole)으로 해킹이 가능하다. 

 

초기에 QKD 구조가 제안될 시기에는 양자의 복제 불가능성으로 양자 암호 키를 복제할 수 없다고 생각했다. 즉, 해커(Eve)가 송신자(Alice)와 수신자(Bob) 사이에서 양자 암호키를 복제할 수 없기 때문에 해킹이 불가능하다고 여겼다. 그러나 단일 광자 검출기(SPD: Single Photon Detector)를 블라인드 상태-단일 광자를 검출하지 못하고 강한 광펄스만을 검출할 수 있는 상태-로 만들어 송수신자에게 들키지 않고 양자 암호 키를 해킹할 수 있다는 것이 밝혀졌고 이후 다양한 양자 해킹 기술들이 연구되기 시작했다. 

* 일반적으로 가상의 이름을 사용해 송신부를 앨리스(Alice), 수신부를 밥(Bob), 해커를 이브(Eve)라고 부른다. 

 

양자 해킹 방법에는 파장(wavelength), 패러데이 미러(Faraday mirror), 시간 정보(time information), 검출기 무효 시간(detector dead time), 위상 정보 공격(phase information attack) 등이 있다. 주로 QKD 장치를 구성하는 디바이스의 특성을 대상으로 한다. 2010년 실제 상용 QKD 시스템인 스위스 IDQ사의 Clavis2와 MagiQ Technologies사의 QPN5505는 단일 광자 검출기에 사용되는 인듐․갈륨․비소-인화인듐(InGaAs-InP) 애벌란시 광 다이오드(APD) 블라인드(Blind) 공격으로 해킹을 당하기도 하였다. 이에 따라 양자 해킹에 대한 방지책 연구 또한 활발하게 이루어졌다. 그중에서도 가장 많은 위험에 노출된 단일 광자 검출기(SPD)에 대한 해킹을 원천적으로 방지할 수 있는 새로운 양자 암호 방식이 MDI-QKD(Measurement Device Independent QKD)다. 그러나 MDI-QKD는 검출기 디바이스 해킹을 원천적으로 방지할 수 있지만 검출기 외 다른 디바이스에 대한 공격에는 취약한 문제점이 있다. 모든 디바이스에 대한 도청에서 안전한 구조로 DI-QKD(Device Independent QKD) 방식을 연구 중이지만 아직은 이론 수준이다. 아직까지는 새로운 해킹이 발생할 때마다 그에 대한 방지책을 적용하는 방식(patch by patch)으로 대응한다. 

* MDI-QKD: 검출 장치에 무관한 양자 암호 키 분배 기법

* DI-QKD: 디바이스에 무관한 양자 암호 키 분배 기법