양자 컴퓨팅이 과연 비트코인을 해킹할 수 있는가?

기존 수퍼컴퓨터로 수조년이 걸릴 계산을 몇 분 만에 해결할 수 있는, 강력한 성능의 새로운 구글 양자 컴퓨팅 칩 '윌로우(Willow)’가 화제다.

이런 양자 컴퓨팅 기술이 그동안 한번도 해킹되지 않은(거래소 제외) 비트코인 블록체인 네트워크를 해킹할 수 있는지 궁금하다. 

구글의 양자컴퓨팅 2세대 윌로우Willow chip

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구글의 양자컴퓨팅 2세대
'윌로우(Willow Chip)'

구글은 2012년에 Google Quantum AI를 설립하여, 양자역학에 기반한 컴퓨터 및 애플리케이션을 개발해 오고 있다.
 
2019년 1세대인 시카모어(Sycamore)의 개발에 이어, 이번에 2세대 칩인 윌로우(Willow)를 발표하였다.
 
윌로우는 IBM, 인텔 등 경쟁사의 양자 칩과 비교해 105개의 큐비트를 처리하며 가장 앞선 기술을 자랑한다.
 
특히, 낮은 오류율 덕분에 대규모 큐비트 처리가 가능해졌다.

구글의 양자 컴퓨팅 로드맵

 

윌로우 칩의 성과는 두 가지로 요약된다.

• Willow가 더 많은 큐비트를 사용하여 확장함에 따라 오류를 기하급수적으로 줄일 수 있다. 이는 지난 30년 동안 추구해 온 양자 오류 수정의 핵심 과제이다.
• Willow가 오늘날 가장 빠른 수퍼컴퓨터가 10 셉틸리언(즉, 10의 25승)년이 걸리는 표준 벤치마크 계산을 5분 이내에 수행했다는 것이다. 이는 우주의 나이를 훨씬 넘는 숫자이다.

엑사스케일 슈퍼컴퓨터에서 걸릴 연도 수로 표시한 양자컴퓨팅 칩 성능비교

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양자컴퓨팅과 비트코인 보안위협

윌로우의 공개로, 과연 양자 컴퓨팅 기술이 지금까지 한 번도 해킹된 적이 없는(거래소 제외) 비트코인의 블록체인 네트워크를 해킹할 수 있는지에 대해 관심이 모아지고 있다.
 
결론부터 얘기하면, 다행히 현재 Willow의 성능은 비트코인을 위협하기에는 부족하다.
 
비트코인의 암호화 키를 해독하려면 수백만 큐비트의 양자 컴퓨터가 필요하며, Willow는 105개의 큐비트를 처리할 수 있을 뿐이다.
 
또한, 비트코인의 블록체인 기술도 양자 컴퓨터의 위협에 대응해 진화하고 있다.

미국 샌타바바라 소재, 구글의 양자 컴퓨팅 시설, 출처: Google Quantum AI

윌로우는 기존 양자 컴퓨터보다 오류율이 낮지만, 여전히 장시간 동안 대규모 계산을 수행하기에는 안정성이 부족하다.
 
구글의 로드맵을 보면 마지막 단계의 큐비트의 수가 10의 6승 수준인데, 비트코인을 해킹하기 위해서는 1천3백만 큐비트 이상의 오류 보정 양자 컴퓨터가 필요하다.

즉, 구글 로드맵에 있는 양자 컴퓨팅의 개발을 완료해도, 비트코인을 해킹할 수 있는 성능에는 도달하지 못한다.
 
이러한 수준의 기술은 Willow와 같은 현재의 양자 칩과 비교했을 때 매우 먼 미래의 목표이다.

비트코인 네트워크에서 거래가 확정되는 데는 약 10분이 걸린다.
 
양자 컴퓨터가 공개 키를 해독하려면 10분 내에 연산을 완료해야 하는데, 이는 현재뿐 아니라 가까운 미래에도 실현 가능성이 낮다.

현재의 양자 컴퓨팅 기술로 가능한 부분이 있긴 한데, 이는 창시자 사토시 나카모토가 초기 채굴한 코인들이다.
 
이는 '공개키(P2PK)' 방식으로 저장되어 있어, 윌로우가 나쁜 마음을 먹으면 해킹을 시도해 볼 수 있는 수준이다.
 
이를 방지하기 위해 사토시의 코인을 동결하거나, P2PK 방식 사용을 중단하자는 의견이 대두되고 있다.

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비트코인의 대응 방안

어느 시점에선 세계의 기축 통화가 될지도 모르는 비트코인 진영에서도 양자 컴퓨팅의 위협에 대한 기술적인 대비를 해오고 있다. 창과 방패의 대결이라고나 할까.

크게 두 가지의 대비책이 논의되고 있다.

• 양자 내성 암호화(QR Cryptography): 기존 알고리즘을 양자 컴퓨터에 안전한 암호화 방식으로 교체할 준비를 하고 있다.
• 프로토콜 업그레이드: 블록체인의 합의를 통해 필요한 경우 더 안전한 공개 키 체계를 도입할 수 있다.

또 다른 접근 방식은 '베스트 월렛(Best Wallet)' 같은 암호화 화폐 지갑 솔루션이다.

이 방식은 2단계 인증 및 생체 인식 스캔을 사용하여 해커들의 무단 접근을 차단한다.
 
또한 여하한 이유로 개인 키가 손상되면 Fireblocks 보안회사가 베스트 월렛 사용자에서 보험을 제공하며, 손실 발생시 이를 보상한다.

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결론

우리가 예상할 수 있는 미래에서는 양자컴퓨팅 기술이 비트코인 네트워크를 해킹하기는 불가능할 것이라는 것이 전문가들의 의견이다.
 
구글 로드맵의 미래 마일스톤에서 강력한 양자 컴퓨터가 개발되더라도, 양자 내성 암호화와 같은 기술적 대응을 통해 비트코인 네트워크는 위협을 차단 할 가능성이 크다.
 
따라서, 양자 컴퓨터가 실질적으로 비트코인을 위협하려면, 기술적 발전뿐 아니라 블록체인의 대응 속도와 효율성도 중요한 변수가 될 것이다.

그나저나 나는 해킹 당해도 좋으니 비트코인 좀 많이 가지고 있으면 좋겠다...

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구글 양자컴퓨팅 칩 윌로우 소개영상

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참고자료출처:
https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/
https://quantumai.google/
https://www.nature.com/articles/d41586-024-04028-3
https://bitcoinist.com/google-quantum-chip-experts-worried-over-crypto-security
https://bestwallettoken.com/