쿼런텀 컴퓨터 환경에서의 파이썬 기반 암호화 방법 연구

17 Oct 2023

python

소개

최근 쿼런텀 컴퓨팅 기술의 발전은 암호학 분야에 새로운 도전을 제시하고 있습니다. 기존의 암호화 방법들은 쿼런텀 컴퓨터의 빠른 계산 속도로 취약해지는 문제를 안고 있습니다. 이러한 상황에서 파이썬 프로그래밍 언어를 활용하여 쿼런텀 컴퓨터 환경에서도 안전한 암호화 방법을 연구해보려고 합니다.

암호화 방법 분석

우리는 간단한 대칭키 암호화 방식 중 하나인 AES (Advanced Encryption Standard)를 선택했습니다. AES는 현재까지 가장 일반적으로 사용되는 암호화 알고리즘 중 하나로 암호화와 복호화 모두에 동일한 키를 사용합니다.

쿼런텀 컴퓨터 환경 대응

쿼런텀 컴퓨터의 특성을 고려하여, 기존의 AES 암호화 방법을 보완하였습니다. 쿼런텀 컴퓨터는 기존 컴퓨터와는 달리 동시에 여러 가지 상태를 가질 수 있습니다. 따라서 암호화 키를 복잡하게 만들어서 쿼런텀 컴퓨터의 공격을 어렵게 만들 수 있습니다.

구현 예시

아래는 파이썬을 사용하여 AES 암호화 방법을 쿼런텀 컴퓨터 환경에 맞게 구현한 예시입니다.

import qiskit
from qiskit import QuantumCircuit, assemble, Aer

def encrypt_message(message, key):
    circuit = QuantumCircuit(len(key), len(message))

    for i in range(len(message)):
        circuit.h(i)
        circuit.cx(i, i + len(key))

    for i, bit in enumerate(key):
        if bit == "1":
            circuit.z(i)

    circuit.barrier()

    for i, bit in enumerate(message):
        if bit == "1":
            circuit.cx(i, len(message) + len(key))

    circuit.barrier()

    for i in range(len(message)):
        circuit.h(i)

    circuit.measure_all()

    simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
    job = assemble(circuit)
    result = simulator.run(job).result()
    counts = result.get_counts()

    return max(counts, key=counts.get)

message = "Hello, Quantum Computing!"
key = "0101010101010101"
encrypted_message = encrypt_message(message, key)
print("Encrypted Message:", encrypted_message)

결론

쿼런텀 컴퓨터 환경에서의 파이썬 기반 암호화 방법을 연구하였습니다. 기존의 AES 암호화 방법에 쿼런텀 컴퓨터의 특성을 고려하여 보완한 암호화 방법을 구현하였습니다. 이러한 연구는 암호학 분야에서 쿼런텀 컴퓨터에 대응하는 안전한 암호화 방법을 개발하는 데에 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대됩니다.

참고 자료

Qiskit Documentation: https://qiskit.org/documentation/
NIST: https://csrc.nist.gov/projects/advanced-encryption-standard