예견되었던 '큐데이(QDay) 상' 경진대회의 실패
현재의 양자 컴퓨터로 쇼어 알고리즘을 구현해 가장 큰 수를 인수분해하는 자에게 1비트코인을 주는 '큐데이 상(QDay Prize)' 경진대회가 있었습니다. 하지만 당초 예상대로 양자 오류 수정 기술의 부재와 작은 숫자를 대상으로 한 테스트의 한계로 인해, 양자 컴퓨터가 아닌 난수 생성기로도 동일한 결과를 내는 우승작이 선정되는 촌극이 벌어졌습니다.
예견되었던 '큐데이 상(QDay Prize)'의 실패 2026년 4월 25일
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업데이트 (4월 26일) 경진대회 주최측이 나의 비판과 조언(1), (2), (3)을 수용했습니다. 그들은 양자 암호 해독의 공개 벤치마킹을 장려할 수 있는 다른 아이디어를 찾고 있습니다. 나 역시 공개 벤치마킹을 원하며, 제대로 진행될 때 프로젝트 11(Project11)의 사명과 옹호 활동에 전반적으로 동의합니다. 가까운 장래에 공개 벤치마킹을 정착시킬 방법에 대한 아이디어는 아직 없습니다만... 단기적으로는 이번 경진대회에 대한 비난 없는 회고(blameless post-mortem)가 건설적인 다음 단계가 될 수 있을 것입니다.
작년 5월 20일, 나는 '큐데이 상(QDay Prize)'에 참가 제출물을 보내달라는 이메일을 받았습니다. 현재의 양자 컴퓨터에서 쇼어 알고리즘(Shor's algorithm)을 사용하여 가장 큰 문제를 해결하는 사람에게 1비트코인(이 글을 쓰는 시점으로 약 7만 7천 달러)의 상금을 주는 대회였습니다.
거액의 상금에도 불구하고 나는 참가를 거절했습니다. 나는 이 대회가 근본적인 전제에서 치명적인 문제 두 가지를 가진 끔찍한 아이디어라고 생각했습니다.
첫 번째 치명적인 문제는 쇼어 알고리즘에 오류 수정(error correction)이 필요하다는 것입니다. 현재의 양자 컴퓨터는 게이트 천 개당 한 번 정도의 오류가 발생하지만, 암호학적으로 의미 있는 수준의 쇼어 알고리즘은 수십억 개의 게이트를 필요로 합니다. 이 간극을 메울 수 있는 유일하게 알려진 방법은 양자 오류 수정(Quantum Error Correction)뿐입니다. 유망한 양자 오류 수정 실험들이 진행되고 있지만, 궁극적으로 양자 오류 수정은 아직 진행 중인 작업입니다. 대회 참가자들은 필연적으로 오류 수정이 없는 회로를 사용하게 되며, 이는 완전히 다른 비용, 과제 및 확장 특성을 가집니다. 즉, 대회는 전혀 무의미한 것을 측정하게 될 것입니다.
두 번째 치명적인 문제는 쇼어 알고리즘이 우연히 아주 작은 문제를 너무 쉽게 풀어버린다는 것입니다. 이 점과 관련해, 이메일에 언급된 내용은 어느 정도 나를 안심시켰습니다. [...] 우리는 이것이 더 큰 키가 깨지는 방식을 완전히 대변하지 못한다는 것을 알고 있습니다. 아직 오류 수정이 없기 때문입니다. 또한 양자 컴퓨터가 합법적으로 사용된 경우에만 상금을 수여할 것입니다. 즉, '스타일링 낙하(Falling With Style)' 식의 트릭은 안 됩니다.
'스타일링 낙하 식의 트릭'이라는 것은 내가 2025년 시그보빅(Sigbovik)에 발표한 만우절 논문을 가리키는 것입니다. 그 논문에서 나는 양자 컴퓨터를 사용하여 255까지의 모든 숫자를 인수분해했다고 농담조로 주장했습니다. 농담의 핵심은 양자 컴퓨터를 난수 생성기로 교체해도 마찬가지로 빠르게 작동했다는 것입니다. 기본적으로 작은 문제의 경우 양자 컴퓨터가 얼마나 잘 작동하든 상관없이 쇼어 알고리즘은 성공합니다. 컴퓨터가 잘 작동하는 것은 오직 큰 문제에서만 중요합니다. 이로 인해 작은 문제에 쇼어 알고리즘을 적용하는 대회의 심사는 극도로 어려워집니다.
사실, 참가를 거절하면서 나는 이것이 핵심 위험이라고 강조했습니다. 나는 이렇게 말했습니다. "가까운 미래에는 행운이 기여하는 바가 양자 컴퓨터의 합법적인 기여를 압도할 것입니다. 따라서 2026년의 우승자는 불가피하게 행운을 얻은 방식을 가장 잘 숨긴 사람이 될 것이라고 의심합니다. 10만 달러가 걸린 철학적 논쟁에 휘말리게 될 것이며, 양자 컴퓨터가 키를 '진정으로' 깼는지에 대한 명확한 기준선을 긋기 어려울 것입니다."
어쨌든 1년이 지나 대회는 끝났고, 우승자가 선정되었으며... 그 우승자의 코드는 '스타일링 낙하' 식의 트릭이었습니다. 깃허브(Github) 유저인 @yuvadm("Yuval Adam")은 상금 수상작에서 양자 호출을 무작위 난수 호출로 대체했을 때 어떻게 되는지 확인해보았고, 무작위 결과가 양자 결과와 구별할 수 없을 정도로 동일함을 발견했습니다.
다소 부정적인 이 글에서 한 가지 짚고 넘어가고 싶은 점이 있습니다. 제출된 코드를 살펴보니 회로 구성은 괜찮아 보였습니다. Roetteler et al 2017에 설명된 ELDPC 회로를 구현한 것입니다. 이전과 이후에 더 나은 논문들이 있었기 때문에 다소 이상한 선택이긴 하지만, 유효한 선택입니다. Draper 스타일을 사용한 선택은...