• 전자통신동향분석
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• 제36권3호
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• pp.87-96
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• 2021

Quantum computers will be a game-changer in various fields, such as cryptography and new materials. Quantum computer is quite different from the classical computer by using quantum-mechanical phenomena, such as superposition, entanglement, and interference. The main components of a quantum computer can be divided into quantum-algorithm, quantum-classical control interface, and quantum processor. Universal quantum computing, which can be applied in various industries, is expected to have more than millions of qubits with high enough gate accuracy. Currently, It uses general-purpose electronic equipment, which is placed in a rack, at room temperature to make electronic signals that control qubits. However, implementing a universal quantum computer with a low error rate requires a lot of qubits demands the change of the current control system to be an integrated and miniaturized system that can be operated at low temperatures. In this study, we explore the fundamental units of the control system, describe the problems and alternatives of the current control system, and discuss a future quantum control system.

• TTA 저널
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• 통권177호
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• pp.107-109
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• 2018

• TTA 저널
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• 통권174호
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• pp.87-91
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• 2017

• 융합보안논문지
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• 제24권2호
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• pp.71-78
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• 2024

양자 컴퓨팅의 급속한 발전으로 현재의 공개키 암호화 방식이 취약해지자, 미국의 국립표준기술연구소(NIST)는 양자컴퓨터 공격에 대응할 수 있는 새로운 암호화 표준을 개발하기 위한 Post-Quantum Cryptography(PQC) 프로젝트를 시작했다. 이 프로젝트는 전 세계 연구자들이 제안한 다양한 암호 알고리즘들을 검토하고 평가하는 과정을 포함한다. 초기에 선택된 양자 저항성 암호화 알고리즘은 격자와 해시 함수를 기반으로 개발됐다. 현재는 BIKE, Classic McEliece, HQC 등 다양한 기술적 접근 방식을 제공하는 알고리즘들이 네 번째 라운드에 검토 중이다. CRYSTALS-KYBER, CRYSTALS-Dilithium, FALCON, SPHINCS+는 세 번째 라운드에서 표준화 대상으로 선정됐다. 2024년에는 네 번째 라운드에서 선정된 알고리즘들과 현재 평가 중인 알고리즘들에 대한 최종 결정이 내려질 예정이다. 양자 컴퓨팅 시대를 대비해 공개 키 암호 시스템의 보안을 강화하는 중요한 단계로, 미래의 디지털 통신 시스템을 위협으로부터 보호하는 데 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 본 논문에서는 양자 내성 암호 알고리즘의 보안성과 효율성을 분석하여 그 동향을 제시한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.84-90
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• 2014

비밀통신의 발전은 아날로그 통신에서 디지털 통신으로 진보해 왔다. 디지털통신상의 비밀통신은 one-time pad의 안전성을 승계하여 주로 설계 되어 왔다. One-time pad의 안전성은 상호 보관하는 비밀키의 안전성에 기인하고 비밀키의 교환에 의한 상호 동기화가 가장 중요한 요소이다. 본 논문에서는 quantum cryptography system 중 BB84 알고리즘의 수학적 안전도를 살펴보고 이를 이용하여 양자 키 전송을 시행한다. 생성된 키는 개인의 각 단말에서 AES의 64번 라운드를 시행한 ciphertext을 상호 교환하는 One-time Pad 형 알고리즘을 제안한다.

• 디지털융복합연구
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• 제11권11호
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• pp.389-395
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• 2013

IT 기술과 의료기술이 융합되면서 환자의 체내에 의료장비를 부착한 환자의 수가 증가하고 있다. 그러나 환자의 생체정보를 제 3자가 악의적으로 도청 및 변경하는 문제점이 발생하고 있다. 본 논문에서는 환자와 병원관계자 사이에서 환자의 생체정보를 제3자가 도청하거나 변조없이 키를 공유하도록 양자 암호 기반의 키 분배 모델을 제안한다. 제안 모델의 양자 정보는 메시지 직접전달보다는 임의의 비트들을 전달하여 키를 공유하는 one-time pad 키를 사용한다. 또한, 제안 모델은 체내삽입장치의 생체정보가 제3자에게 불필요하게 노출되지 않아 환자의 익명성을 보장받는다.

• 정보보호학회논문지
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• 제29권4호
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• pp.697-708
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• 2019

본 논문에 이차식 기반 서명인 Rainbow를 8비트 MCU(Microcontroller Unit)에 적용하기 위해 최적화 하는 방안을 검토하고 구현한다. 양자 컴퓨터가 개발되면서 기존의 암호 알고리즘 특히, 서명 기법의 보안성을 위협함에 따라 IoT 기기에도 양자내성을 갖춘 서명 기법을 적용해야할 필요성이 있다. 현재 제안된 양자내성암호는 격자 기반, 해쉬 기반, 코드 기반 그리고 다변수 이차식 기반 암호 알고리즘 및 서명 기법들이 있는데, 특히 다변수 이차식 서명기법은 기존의 서명 기법과 비교해 속도가 빨라 IoT 기기에 적합하다. 그러나 키의 길이가 크고 연산이 많아 IoT 기기 중 메모리와 성능에 큰 제약이 있는 8비트 MCU에는 기존의 구조 그대로 구현하기 어려워 이에 적합한 최적화가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 다변수 이차식 서명 기법인 Rainbow를 8비트 MCU에 키를 나누어 저장하는 방안과 연산방식을 최적화하여 메모리 소모가 적고 연산 속도가 빠르게 알고리즘을 개선하고, 구현해본 후 각 최적화 방식에 따른 성능을 비교한다.

• International Journal of Contents
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• 제7권4호
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• pp.56-63
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• 2011

Quantum mechanics is a branch of physics for a mathematical description of the particle wave, and it is applied to information technology such as quantum computer, quantum information, quantum network and quantum cryptography, etc. In 1936, Garrett Birkhoff and John von Neumann introduced the logic of quantum mechanics (quantum logic) in order to investigate projections on a Hilbert space. As another type of quantum logic, orthomodular implication algebra was introduced by Chajda et al. This algebra has the logical implication as a binary operation. In pure mathematics, there are many algebras such as Hilbert algebras, implicative models, implication algebras and dual BCK-algebras (DBCK-algebras), which have the logical implication as a binary operation. In this paper, we introduce the definitions and some properties of those algebras and clarify the relations between those algebras. Also, we define the implicative poset which is a generalization of orthomodular implication algebras and DBCK-algebras, and research properties of this algebraic structure.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제12권6호
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• pp.181-188
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• 2023

Grover 양자 알고리즘은 brute-force attack 가속화로 대칭키 암호의 보안 강도를 크게 감소시키므로 기존 블록 암호가 양자 컴퓨터에 안전하지 않을 것이라 예상한다. 따라서 대상 암호에 대한 양자회로 구현을 통해 Post-quantum 보안 강도를 확인하여 대규모 양자 컴퓨터 시대에 대비할 수 있다. 본 논문에서는 모든 SIMECK 경량 암호군에 대해 양자 자원(큐비트, 양자 게이트)을 최소화 한 기법으로 설계된 최적의 양자회로 구현 결과를 제시하고 각 함수별 양자 회로 동작을 설명한다. 마지막으로 제안된 SIMECK 양자회로에 대한 양자자원 추정 결과를 SIMON 양자 회로 결과와 비교하고 Grover 공격 비용을 계산하여 SIMECK 경량암호의 Post-quantum 보안 강도를 평가한다. Post-quantum 보안 강도 평가 결과 모든 SIMECK 경량 암호군이 NIST 보안 강도에 도달하지 못했다. 따라서 대규모 양자 컴퓨터 등장 시 SIMECK 암호의 안전성이 불명확하다고 예상하며 이에 대해 본 논문에서는 보안 강도를 높이기 위한 방안으로 블록사이즈 및 라운드 수와 키 길이를 증가시키는 것이 적합하다고 판단한다.

• 반도체공학회 논문지
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• 제1권1호
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• pp.1-8
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• 2023

본 논문에서는 High-Level Synthesis(HLS)을 이용하여, 차세대 양자내성암호인 Crystals-Kyber를 하드웨어 가속기로 설계하여 FPGA에 구현하였으며, 성능 분석결과 우수성을 제시한다. Crystals-Kyber 알고리즘을 Vitis HLS 에서 제공하는 여러 Directive 를 활용해서 최적화 설계를 진행하고, AXI Interface 를 구성하여 FPGA-기반 양자내성암호 하드웨어 가속기를 설계하였다. Vivado 툴을 이용해서 IP Block Design 를수행하고 ZYNQ ZCU106 FPGA 에 구현하였다. 최종적으로 PYNQ 프레임워크에서 Python 코드로 동영상 촬영 및 H.264 압축을 진행한 후, FPGA 에 구현한 Crystals-Kyber 하드웨어 가속기를 사용해서 동영상 암호화 및 복호화 처리를 가속화하였다.