기초과학연, 보안성 높인 광 암호화 기술 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 보안성을 높인 광(光) 암호화 기술을 개발했다.

이 기술은 빛의 속도로 연산하는 컴퓨터 등 광학 컴퓨터 소자 상용화를 견인할 것으로 전망된다.

기초과학연구원(IBS)은 분자 분광학 및 동력학 연구단 최원식 부연구단장 연구팀이 한국과학기술원(KAIST)과 비선형 산란 매질 내부 빛의 전파 특성을 규명하고, 이를 기반으로 광학 컴퓨터 소자로 구현하는 데 성공했다고 1일 밝혔다.

불투명한 유리나 피부 같은 산란 매질(빛의 경로가 틀어지는 매질)은 속을 들여다보기 어렵다. 빛의 경로가 시공간적으로 무작위로 변형되기 때문이다.

약 15년 전부터 산란 매질 내부의 물리학적 현상을 파악하기 위한 연구가 이뤄졌다.

또 비선형 산란 매질에서 빛의 전파 특성은 아직 명확하게 알려진 바가 없다.

이에 연구팀은 비선형 이차조화파(입사된 파동보다 진동수가 두 배 큰 파동)를 생성시키는 나노입자들로 구성된 비선형 산란 매질에서 빛의 전파 특성을 ‘3차 텐서’를 통해 표현할 수 있다는 것을 이론적으로 규명하고, 이를 실험적으로 측정하는 데 성공했다.

우선 연구팀은 비선형 산란 매질을 광학 암호화 소자로 사용할 수 있음을 입증했다.

비선형 산란 매질에 특정 이미지 정보를 입력하면 출력되는 이차조화파 신호는 무작위적인 패턴을 보인다. 일련의 암호화 과정인 셈이다.

반면 이차조화파를 표현한 3차 텐서를 역으로 연산하면 원래의 입력 정보를 찾아내는 복호화 과정도 가능하다. 이는 선형 산란 매질을 이용한 기존 광학 암호화 방식보다 더 높은 보안성을 가진다.

연구팀은 비선형 산란 매질을 이용해 두 개의 입력 채널이 동시에 켜질 때만 작동하는 논리 회로인 ‘앤드(AND) 게이트’도 광학적으로 구현했다.

구현한 광학 암호화 기술과 광학 논리 회로를 활용하면 복수의 병렬 입력 채널에서 빛의 속도로 연산을 수행하는 초고속 소자를 구현할 수 있다.

최원식 부연구단장은 “비선형 산란 매질을 효과적인 광학 암호화와 광학 컴퓨팅 구성 요소로 활용할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다”며 “후속 연구에서는 기계학습 분야 등에 비선형 산란 매질 연구를 접목해 성능을 대폭 높인 차세대 컴퓨팅 기술 개발 단서도 찾아볼 계획”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 피직스’ 온라인에 1일(한국시간) 실렸다.

memory4444444@news1.kr