연구원들은 양자 네트워크를 통한 영국 최초의 장거리 초보안 통신을 시연했다

연구자들은 영국 최초의 양자 통신 네트워크를 통한 장거리 초보안 데이터 전송을 성공적으로 시연했으며, 여기에는 영국 최초의 장거리 양자 보안 화상 통화도 포함됩니다.

브리스톨 대학과 케임브리지 대학의 팀은 표준 광섬유 인프라를 사용하지만, 다양한 양자 현상에 의존하여 매우 안전한 데이터 전송을 가능하게 하는 네트워크를 만들었습니다.

네트워크는 두 가지 유형의 양자 키 분배(QKD) 방식을 사용합니다. 빛 입자 내부에 숨겨진 '해킹 불가능한' 암호화 키와 분산 얽힘입니다. 분산 얽힘은 양자 입자가 본질적으로 연결되도록 하는 현상입니다.

연구자들은 라이브, 양자 보안 비디오 컨퍼런스 링크, 암호화된 의료 데이터 전송, 분산 데이터 센터에 대한 안전한 원격 액세스를 통해 네트워크의 기능을 시연했습니다. 데이터는 브리스톨과 케임브리지 간에 성공적으로 전송되었습니다. 광섬유 거리는 410km가 넘습니다.

얽힘 분포와 같은 다양한 양자 보안 기술을 포함하는 장거리 네트워크가 성공적으로 시연된 것은 이번이 처음이다. 연구원들은 샌프란시스코에서 열리는 2025 Optical Fiber Communications Conference(OFC) 에서 결과를 발표했습니다.

양자 통신은 기존 통신 솔루션에 비해 비교할 수 없는 보안 이점을 제공합니다. 이러한 기술은 미래의 사이버 공격에 면역이 있으며, 양자 컴퓨터도 마찬가지입니다. 양자 컴퓨터는 완전히 개발되면 현재 사용 중인 가장 강력한 암호화 방법도 돌파할 수 있는 잠재력을 갖게 됩니다.

지난 몇 년 동안 연구자들은 양자 통신 네트워크를 구축하고 활용하기 위해 노력해 왔습니다. 중국은 최근 광섬유와 위성을 모두 사용하여 5개 도시를 연결하여 4,600km를 커버하는 거대한 네트워크를 구축했습니다. 마드리드에서 연구자들은 다양한 유형의 QKD를 사용하여 정보를 안전하게 공유하는 9개의 연결 지점이 있는 더 작은 네트워크를 만들었습니다.

2019년 케임브리지와 토시바의 연구자들은 초당 수백만 개의 키 비트라는 기록적인 키 속도로 작동하는 메트로 규모의 양자 네트워크를 시연했습니다. 그리고 2020년 브리스톨의 연구자들은 여러 사용자 간에 얽힘을 공유할 수 있는 네트워크를 구축했습니다. 싱가포르, 이탈리아, 미국에서도 유사한 양자 네트워크 시도가 시연되었습니다.

이러한 발전에도 불구하고 지금까지 아무도 두 가지 유형의 QKD, 얽힘 분포, 일반 데이터 전송을 모두 동시에 처리할 수 있는 대규모 장거리 네트워크를 구축한 적이 없습니다.

이 실험은 양자 네트워크가 기존 통신 인프라와 동시에 다양한 양자 보안 접근 방식을 수용할 수 있는 잠재력을 보여줍니다. 이 실험은 지난 10년 동안 같은 팀이 구축하고 공학물리과학연구위원회(EPSRC)의 지원을 받아 진행된 영국의 양자 네트워크(UKQN)를 활용하여 수행되었으며, 양자 통신 허브 프로젝트의 일환으로 진행되었습니다.

브리스톨 대학교 스마트 인터넷 랩 고성능 네트워크 연구 그룹의 미래 광 네트워크 강사이자 공동 저자인 루이 왕 박사는 "이것은 우리 공동체와 사회를 위한 양자 보안 미래 구축을 위한 중요한 단계입니다."라고 말했습니다. "더 중요한 것은, 이것이 전 세계적으로 얽힘과 순간이동을 통해 양자 노드와 장치를 연결하는 대규모 양자 인터넷의 기반을 마련한다는 것입니다."

"이것은 영국 양자 네트워크를 설계하고 구축하기 위해 10년 이상 노력한 결과의 정점을 보여줍니다." 케임브리지 공학과의 공동 저자인 에이드리언 원포가 말했습니다. "다양한 양자 통신 기술의 사용뿐만 아니라 우리 사이의 원활한 엔드투엔드 암호화를 허용하는 데 필요한 안전한 키 관리 시스템도 보여줍니다."

"이것은 우리 모두가 일상생활에서 의존하는 통신에 대한 양자 보안을 국가적 규모로 제공하는 데 있어 중요한 단계입니다." 케임브리지 출신이며 Quantum Communications Hub에서 Quantum Networks 작업 패키지를 이끌었던 공동 저자 Richard Penty 교수가 말했습니다. "케임브리지와 브리스톨의 두 팀의 긴밀한 협력, 산업 파트너인 Toshiba, BT, Adtran, Cisco의 지원, 그리고 UKRI의 기금 지원이 없었다면 불가능했을 것입니다."

"이것은 영국의 양자 네트워킹 기술 분야에서 세계적 수준의 강점을 강조하는 놀라운 성과입니다."라고 Heriot-Watt University에 있는 IQN Hub의 책임자인 Gerald Buller가 말했습니다. "이 흥미로운 시연은 Integrated Quantum Networks Hub가 앞으로 몇 년 동안 지원할 작업의 종류와 정확히 같으며, 회복성 있고 미래에 대비한 국가적 양자 통신 인프라를 구축할 기술, 프로토콜 및 표준을 개발합니다."

현재 UKQN은 브리스톨과 케임브리지 주변의 두 개의 대도시 양자 네트워크를 포괄하고 있으며, 이 네트워크는 3개의 중간 노드를 포함하여 총 410km에 달하는 4개의 장거리 광섬유 링크로 구성된 '백본'을 통해 연결됩니다.

네트워크는 EPSRC National Dark Fibre Facility(연구 목적으로 전용 광섬유를 제공)를 통한 단일 모드 광섬유와 저손실 광 스위치를 사용하여 기존 및 양자 신호 트래픽의 네트워크 재구성을 가능하게 합니다.

연구팀은 새로 자금 지원을 받은 EPSRC 프로젝트인 통합 양자 네트워크 허브를 통해 이 작업을 더욱 추진할 것입니다. 이 프로젝트의 비전은 양자 프로세서의 로컬 네트워킹부터 양자 안전 통신을 위한 국가적 규모의 얽힘 네트워크, 분산 컴퓨팅 및 감지, 저궤도 위성을 통한 대륙 간 네트워킹까지 모든 거리 규모에서 양자 네트워크를 구축하는 것입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250407192548.htm