획기적인 양자 열 엔진 개발로 더 큰 양자 컴퓨터 구현이 한 걸음 더 가까워졌습니다

영하에 가까운 온도에서 열에너지를 유용한 일로 변환하는 초소형 양자 열기관이 더욱 효율적인 양자 컴퓨터 구현의 길을 열었습니다.

알토대학교 과학자들이 초전도 회로 내에서 양자 역학적 주기 전체를 수행할 수 있는 최초의 기계를 개발했습니다. 이 기계의 전체 크기는 모래알보다 작습니다. 양자 역학적 정보 전달체인 양자 비트가 이 기계의 핵심 부품으로 사용됩니다.

미코 뫼토넨 교수가 이끈 이 프로젝트는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 에 발표되었습니다 . 이 기계는 자동차 엔진이나 발전소 엔진과 같은 기본 원리를 사용합니다. 이러한 기계는 따뜻한 환경에서 차가운 환경으로 에너지를 교환함으로써 일을 만들어냅니다.

알토가 개발한 기계는 양자 물리학이 미세한 에너지의 거동을 지배하는 초소형 칩에서 작동합니다.

연구원들은 큐비트를 가열하고 냉각하기 위해 냉장고 한 대를 사용합니다

이 엔진에는 공진기와 양자 회로 냉장고에 연결된 플럭스 조절 가능 트랜스몬 큐비트가 포함되어 있습니다. 트랜스몬은 초전도 양자 컴퓨터.

엔지니어들은 마이크로파 신호를 사용하여 양자 정보를 저장하고 처리하는 동안 이를 제어합니다. 여기서 트랜스몬은 일반적인 엔진 내부의 작동 물질로 사용되는 가스를 대체했습니다.

냉장고는 서로 상반되는 두 가지 작업을 수행했습니다. 일반적인 열기관은 대개 별도의 열원과 냉각원에 의존합니다. 알토 대학 연구팀은 변경하여 과정의 일부 단계에서는 큐비트를 가열하고 다른 단계에서는 냉각할 수 있도록 했습니다. 또한 연구원들은 신중하게 선택된 시점에 큐비트의 에너지 레벨을 변경했습니다.

그 일련의 과정은 양자 오토 사이클의 네 가지 구성 요소를 모두 완성했습니다. 가솔린 엔진은 실린더 내부에서 연료와 공기의 압축 및 팽창을 통해 일반적인 오토 사이클을 사용합니다.

새로운 기계에는 압축 가스가 없었습니다. 단일 큐비트는 극저온으로 유지되는 회로 내부에서 극히 미량의 에너지를 교환했습니다.

이번 연구의 제1 저자인 투오마스 우스나키는 실험 장치에 대해 다음과 같이 설명했습니다. "저희 실험에서는 초전도 회로를 이용해 나노 구조로 제작된 열기관을 만들고 절대 영도에 가까운 극저온 장치에서 작동시켰습니다. 이 열기관의 핵심에는 현대 양자 기술의 기본 구성 요소 중 하나인 트랜스몬 큐비트가 있습니다.".

Bitcoin 개발자들이 양자 알고리즘이 네트워크 보안에 미칠 수 있는 영향을 trac

양자 컴퓨팅은 Bitcoin에도 중요한 의미를 갖지만, 보안 문제는 양자 컴퓨팅과는 별개입니다. 사토시 나카모토는 classic대입 공격을 실질적인 위험으로 여기지 않았으며, 이는 지금도 마찬가지입니다. 양자 컴퓨팅 문제는 크게 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 하나는 해싱에 관한 것이고, 다른 하나는 디지털 서명에 관한 것입니다.

그로버 알고리즘은 가능한 해답을 찾는 검색 속도를 높일 수 있습니다. SHA-256에 적용할 경우, 시스템의 실질적인 보안 수준을 256비트에서 약 128비트로 낮출 수 있습니다.

그 수준은 현재 사용 가능한 장비로는 도저히 도달할 수 없는 수준입니다. 연구원들은 공격자가 현재 존재하는 어떤 것보다 훨씬 더 큰 양자 컴퓨팅 하드웨어를 필요로 할 것이라고 말합니다.

쇼어 알고리즘은 해시값이 아닌 서명을 공격하기 때문에 더 큰 우려를 불러일으킵니다. 충분히 강력한 양자 컴퓨터는 Bitcoin (BTC)에서 사용하는 타원 곡선에 이미 노출된 공개 키로부터 개인 키를 계산할 수 있습니다.

약 700만 개의 Bitcoin, 즉 전체 공급량의 약 35%가 공개 키가 노출된 주소에 보관되어 있습니다. 필요한 하드웨어가 개발될 경우 이러한 비트코인 자산은 위험에 노출될 수 있습니다.

알파벳(나스닥: GOOGL)의 자회사인 구글의 양자 AI 부서는 2026년에 Bitcoin의 오버헤드 커브를 해독하는 데 필요한 물리적 큐비트 수를 약 50만 개로 낮춘 연구 결과를 발표했습니다. 현대의 양자 컴퓨터는 일반적으로 1,000~1,500개의 큐비트를 가지고 있습니다.

연구원들은 오류 수정 기술의 발전으로 인해 2029년에서 2035년 사이에 현실적인 위협이 발생할 가능성이 있다고 보고 있습니다.

사토시는 2010년에 해시 보안에 대해 여러 차례 논의했는데, 여기에는 SHA-256 부분 충돌 가능성도 포함되었습니다. 그가 제시한 해결책은 변함이 없었습니다. 개발자는 먼저 정직한 블록체인을 보호한 다음, 손상된 함수를 교체해야 한다는 것입니다.

이후 Bitcoin 업데이트는 네트워크에서 사용되는 해시 함수에 영향을 미치지 않았습니다. 세그레이티드 위트니스(Segregated Witness)는 2017년에 도입되었고, 탭루트(Taproot)는 2021년에 도입되었습니다.

양자 저항은 그로버 알고리즘과 쇼어 알고리즘에 대한 인식이 높아지면서 2020년경부터 개발자들 사이에서 중요한 문제로 대두되기 시작했습니다.

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