양자암호는 무엇인가요? 카이스트 한상근 교수 인터뷰!

양자암호, 내성암호, 양자측정은 무엇인가요? 어떻게 해독하나요? 카이스트 한상근 교수님께서 양자암호에서 시작해서, 내성암호, 양자측정을 넘어 괴델에 대한 이야기, 유한과 무한에 대한 이야기를 해주시는 인터뷰를 가져왔습니다. 한번 살펴보세요!

양자암호, 내성암호, 양자측정은 무엇인가요? 어떻게 해독하나요? 카이스트 한상근 교수 인터뷰

Q. 암호 전문가이십니다. 앞으로 활성화 될 양자암호는 기존 암호와 어떻게 다르며, 어디까지 발전해 왔나요?

 

일반인들이 많이 오해를 하고 있어서 제가 이번 기회에 설명을 드리는데요. 양자 암호라고 보통 이야기하는 것은 양자 통신을 이야기하는 것입니다. 그리고 그것은 10여 년 전부터 통신 기기를 사고팔고 하고 있습니다. 지금 현재 표준화 과정에 진행 중인 것은 미국에서 양자 내성 암호라고 해서 양자 컴퓨터가 나와도 안전한 암호를 지금 만들고 있습니다.

그리고 국가 간 경쟁에서는 가장 핫 이슈가 양자 측정이라고 해서 예를 들면은 쇳덩어리를 삼층 높이에서 떨어뜨릴 때 그 낙하하는 그 짧은 시간에 이 중력 상수라든지 뭐 상대성 이론의 효과라든지 그런 것을 측정하는 것을 말합니다. 워낙이 여러 가지가 아직은 뒤섞여 있습니다. 그만큼 적립이 잘 안 된 거예요. 그래서 학교에 가보면 수학 전산학 전자공학 물리학 뭐 온갖 사람들이 다 모여 있습니다.

 

 

Q. 암호는 규칙이 없는 것처럼 보여야한다고 강조하셨습니다. 그러나 구독자들을 위해 초보적 문제나 역사상 유명한 암호를 보여주실 수는 있지 않을까요?

 

초보적인 아무라고 하면은 한국 사람이니까 독립기념관에 자료실에 가서 암호하고 단어를 입력하고 검색을 해보시면은 자료가 몇백 개가 나옵니다. 그리고 그 중에는 실제로 암호문도 있고 암호를 제작하는 방법이 나와 있습니다.

 

독립운동가의 암호

 

그리고 유명한 암호라고 하면은 어떤 조각가가 CIA 암호 전문가에게서 초보적인 내용을 듣고 자기 혼자 스스로 암호를 만들었습니다. 그 암호를 크립토스라고 하는데요. 씨아이에이 뒷마당에 지금 그 조각품이 있습니다. 거기에는 암호가 네 개가 있는데 씨아이에이 직원들도 이제 틈틈이 공격을 해서 세 개는 다 풀려 있고 아직 하나가 안 풀려 있습니다. 조각가는 자기가 살아있는 동안에 아무도 풀지 못할까 봐서 계속 힌트를 주고 있는데 아직도 조금 거리가 있는 것 같습니다.

 

크립토스 암호

 

암호를 만드는 것과 암호를 해독하는 것의 차이는 굉장히 큰 차이가 있습니다. 그래서 그냥 아마추어 수준의 암호라고 해도 그것을 풀어낸다는 것이 쉽다는 뜻은 아니에요. 아마추어가 만들었다는 거지 아마추어가 만들었으니까 쉽다는 것은 아닙니다.

 

Q. 무한 연구를 했던 학자들은 꽤 혹독한 생애를 겪은 것 같습니다. 칸토어도 내쉬도 그런 것 같습니다. 무한에 대한 연구는 다른 학문과 많이 다른가요?

 

기본적으로 우리들이 겪고 직관이라고 생각하는 모든 것은 상식적인 수준에서 논리 자체도 상식적인 수준에서 다 이루어져 있습니다. 그런데 거기에 해당되지 않는 무한을 연구하려고 한다면 사람이 거의 정신이 돌 지경이 될 수밖에 없었죠.

 

 

Q. 소수나 무한에 대한 언급을 듣다 보면 자연스레 최고 난제인 리만가설이 떠오릅니다. 리만가설의 어떤 부분 때문에 아직 난제로 남아있는 걸까요?

 

미만 제타 함수라는 것을 그러니까 그 문제를 설명하는데 제법 백그라운드가 필요합니다. 일반인들이 쉽게 이해하기가 쉽지 않아요. 그리고 또 다른 것 하나는 우리가 지금은 알고 있는 지식이 이만큼이라면은 리만 가설은 어쩌면은 그 바로 다음에 있을지도 몰라요 또는 지금 우리가 알고 있는 것에서부터 굉장히 멀리 떨어져 있을 수도 있습니다. 조금씩 조금씩 지식이 늘어나는데 그리고 어려운 것 하나는 우리가 알고 있는 것에서 조금 옆에 있다고 해서 반드시 10년 뒤에 이게 해결이 된다. 뭐 백 년 뒤에 해결이 된다라고 말을 할 수가 없습니다. 왜냐하면 자동차를 운전하다 보면은 바로 옆에 있는 건물이라고 해도 한참을 길을 돌아가야 되는 수도 있잖아요. 그리고 수학에서도 바로 다음 단계의 이제 어떤 정리도 그것을 증명하는데 지금 우리가 가지고 있는 도구로 쉽게 증명이 증명을 할 수 없다라는 것을 볼 수가 있습니다. 그런 여러 가지가 이제 겹쳐 있다고 생각을 합니다.

 

 

Q. 교수님의 강의를 보니 괴델이 굉장히 중요하게 나오더라고요, 괴델은 어떤 이야기를 하고 있나요?

괴델이 보인 것은 불완전성 정리가 그중에 가장 유명한데요. 그게 뭐냐면은 아마 어쩌면 이십일세기의 학생들은 조금 더 쉽게 이해를 할 수 있을지 모르겠습니다. 개들이 말한 것은 아주 간단한 거예요. 참이라는 것과 트루라는 것과 증명을 할 수 있다는 것 이 두 개가 다르다는 겁니다. 두 개가 다르다는 것을 보였어요. 괴델이 그런데 ... 글쎄요 저 같은 경우도 20세기 사람이니까, 그것을 이제 받아들이기는 굉장히 어려운데요. 컴퓨터가 수학을 완전히 컴퓨터로 자동화를 시키면은 .. 튜링의 정리는 튜링이 말하는 건 뭐냐 하면은 그것이 1+1=2 이런 식으로 계속 수학에서 말하는 정리를 계속 적어낸다는 거예요. 그래서 우리가 증명하려고 노력하는 그런 수학적인 정리는 언젠가는 컴퓨터가 프린트할 거라고 말을 하는 겁니다. 그런데 괴델이 말하는 것은 컴퓨터가 영원히 프린트하지 않는 것이 존재하는데 그것이 참일 수도 있다라는 것을 말합니다.
컴퓨터가 찍어내는 것과 참인 것이 서로 다르다는 겁니다.

 

 

 

Q. 수학자가 보기에 우주는 무한한가요, 유한한가요?

자연수 일이삼사오 쭉 나가는 자연수를 생각하시면은 자연수는 뭐 아마 옛날 사람들도 당연히 무한하다라고 ... 십칠 세기 이후에는 다 무한하다라고 생각을 했을 거예요. 그런데 이제 문제는 그러면은 ... 자연수는 우리가 말하는 우주에 들어가는 것인가, 우리 머릿속에서 우리가 생각하는 거니까 그것도 우주의 일부인가 ..? 뭐 그렇게 생각을 한다면은 무한하다고 보겠지만 ,물리적인 실제 하는 어떤 그런 전파라든지 .. 실제 하는 것을 뜻하면은 당연히 유한이라고 봐야 되겠죠. 물질로 생각을 하면 당연히 유한이라고 봐야 되겠죠. 그리고 거기는 사실은 너무 철학적인 이야기가 되는데요. 칸트가 지은 책 중에 순수 이성 비판이라는 것이 있습니다. 거기에 보면 우리가 이성으로 알 수 없는 부분이 있다라고 이야기합니다. 그러면 이제 중고등학교 학생들처럼 뭐 쉽게 생각할 수가 있죠. 우주가 유한하다 그러면 그 밖에는 무엇이 있는가 그런 생각을 할 수가 있겠죠. 칸트도 똑같은 거예요. 우리가 이해할 수 순수 이성으로 이해할 수 없는 부분이 있다. 그러면 그 밖에는 무엇이 있는가 칸트의 이제 선택은 수학자가 선택한 것과 똑같은 거예요. 그 밖에는 아무것도 없다. 왜 없냐라고 말을 하면 똑같이 대답을 하겠죠. 알 수 없는데 너는 뭐가 왜 있다고 생각을 하느냐.

Q. 교수님께서 계신 카이스트에서 전과목 영어강연을 반대하셨는데 이유가 있나요?

기본적으로는 그 당시에 이야기했던 것처럼 우선 한 모국어로 서로 대화를 하지 않으니까 그러니까 인간적인 감정이라든지 편안함. 그런 의사소통에 문제가 있었고 또 다른 하나는 학생들이 일부 학생들은 영재고 학생도 있지만 또 그냥 일반고 학생들도 있거든요. 그 학생들이 받아들일 수 있는 수준의 차이가 너무 많았어요. 그런 면에서 지금은 외국 경험을 한 학생들이 많이 있습니다. 그래서 강의하는 도중에 그런 학생이 영어로 이야기를 하면은 교수를 포함해서 다들 조용해져요. 네이티브 영어가 나오니깐요..! 그리고 또 지금은 영어 강의가 대략 육십 퍼센트에서 칠십 퍼센트 정도가 영어 강의입니다. 그리고 지금은 그때처럼 영어로 강의하라고 강요하지는 않습니다. 아직도 절대 다수의 학생들은 영어를 굉장히 불편하게 생각합니다. 그런데 그 중에는 외국에서 몇 년씩 살다 온 학생들이 섞여 있는 거예요.

Q. 내 인생의 과학책은 무엇인가요?

예전에 전파 과학사라는 출판사가 있었는데요. 거기서 나온 작은 책 중에 가모프브가 지은 물리학을 뒤흔든 삼십년이라는 책이 있습니다. 지금 읽어봐도 재미있어요. 아마 어쩌면은 요즘에 뭐 펜로스니 뭐 파인만 그런 사람들이 쓴 책보다는 더 옛날 그거라서 훨씬 더 읽기 쉬울 가능성이 있습니다.

 

 

Q. 저서 세상 모든 비밀을 푸는 수학을 소개해주세요!

제가 지었다기보다는 세 사람이 강연한 것을 모은 것입니다. 세상 모든 비밀을 푸는 수학이라고 해서 제가 맡은 부분은 주로 이제 초보적인 암호에서부터 시작해서 요즘에 이야기하는 양자 내성 암호 그런 것까지 대체적으로 역사적인 순서대로 설명을 드렸고 일반인들이 오해하기 쉬울 만한 부분을 중점적으로 이제 설명을 드리려고 했습니다.

 

 

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카이스트 한상근 교수님께서 양자암호에서 시작해서, 내성암호, 양자측정을 넘어 괴델에 대한 이야기, 유한과 무한에 대한 이야기를 해주셨습니다. 마지막에는 저서도 소개해주셨구요! 흥미롭게 읽으셨나요?

 

[석학인터뷰] 한상근_양자암호, 그걸 해독한다고요? | 2019 가을 카오스강연 '도대체 都大體' by 카오스사이언스 CC BY, 인터뷰 내용