Komputasi kuantum tetap berada di puncak revolusi teknologi selama sebagian besar dekade terakhir. Namun, terobosan yang dijanjikan masih belum tampak lebih dekat dibandingkan beberapa tahun yang lalu. Sementara itu, meski investasi terus mengalir, para ahli mengajukan pertanyaan yang tidak nyaman tentang apakah itu mewakili akhir dari privasi online seperti yang kita ketahui. Jadi apa itu komputasi kuantum, apa bedanya dengan komputer tradisional, dan mengapa para peneliti membunyikan lonceng peringatan tentangnya? Kami akan mencoba menjawab semua pertanyaan itu hari ini.
Apa itu Komputasi Kuantum dan Bagaimana Mengancam Keamanan Siber
Sementara komputer kuantum saat ini telah memberi kita gambaran sekilas tentang apa yang mampu dilakukan oleh teknologi tersebut, ia masih belum mencapai potensi puncaknya. Tetap saja, janji akan kekuatan tak terkendalilah yang meningkatkan peretasan para profesional keamanan siber. Hari ini, kita akan mempelajari lebih lanjut tentang kekhawatiran tersebut dan langkah-langkah yang diambil oleh para peneliti untuk mengatasinya. Jadi tanpa basa-basi lagi, mari kita periksa apa itu komputer kuantum, bagaimana cara kerjanya, dan apa yang dilakukan peneliti untuk memastikan bahwa mereka tidak akan menjadi mimpi buruk keamanan.
Apa itu Komputasi Kuantum?
Komputer kuantum adalah mesin yang menggunakan sifat mekanika kuantum, seperti superposisi dan keterikatan, untuk memecahkan masalah yang rumit. Mereka biasanya memberikan kekuatan pemrosesan dalam jumlah besar yang jauh lebih tinggi daripada superkomputer modern terbesar dan terkuat sekalipun. Ini memungkinkan mereka untuk memecahkan masalah komputasi tertentu, seperti faktorisasi bilangan bulat, jauh lebih cepat daripada komputer biasa.
Diperkenalkan pada tahun 2019, prosesor Sycamore 53 qubit Google dikatakan telah mencapai supremasi kuantum, mendorong batas kemampuan teknologi. Dilaporkan dapat melakukan dalam tiga menit apa yang dibutuhkan komputer klasik sekitar 10.000 tahun untuk menyelesaikannya. Meskipun ini menjanjikan langkah besar bagi para peneliti di banyak bidang, hal ini juga menimbulkan pertanyaan tidak nyaman tentang privasi yang sekarang sedang diperebutkan oleh para ilmuwan.
Perbedaan Antara Komputer Kuantum dan Komputer Tradisional
Perbedaan pertama dan terbesar antara komputer kuantum dan komputer tradisional terletak pada cara mereka menyandikan informasi. Sementara yang terakhir menyandikan informasi dalam ‘bit’ biner yang bisa berupa 0s atau 1s, di komputer kuantum, unit dasar memori adalah bit kuantum, atau ‘qubit’, yang nilainya bisa berupa ‘1’ atau ‘0’, atau ‘1 DAN 0’ secara bersamaan . Ini dilakukan dengan ‘superposisi’ – prinsip dasar mekanika kuantum yang menjelaskan bagaimana partikel kuantum dapat bergerak dalam waktu, ada di banyak tempat sekaligus, dan bahkan berteleportasi.
Superposisi memungkinkan dua qubit untuk mewakili empat skenario pada saat yang sama alih-alih menganalisis ‘1’ atau ‘0’ secara berurutan. Kemampuan untuk mengambil banyak nilai pada saat yang sama adalah alasan utama mengapa qubit secara signifikan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mengolah kumpulan data atau melakukan perhitungan yang rumit.
Perbedaan utama lainnya antara komputer kuantum dan komputer konvensional adalah tidak adanya bahasa komputasi kuantum apa pun. Dalam komputasi klasik, pemrograman bergantung pada bahasa komputer (DAN, ATAU, BUKAN), tetapi dengan komputer kuantum, tidak ada kemewahan seperti itu. Itu karena tidak seperti komputer biasa, mereka tidak memiliki prosesor atau memori seperti yang kita kenal . Sebaliknya, hanya ada sekelompok qubit untuk menulis informasi tanpa arsitektur perangkat keras yang rumit tidak seperti komputer konvensional.
Pada dasarnya, mereka adalah mesin yang relatif sederhana jika dibandingkan dengan komputer tradisional, namun masih dapat menawarkan jumlah besar sekali kekuatan yang dapat dimanfaatkan untuk memecahkan masalah yang sangat spesifik. Dengan komputer kuantum, peneliti biasanya menggunakan algoritme (model matematika yang juga bekerja pada komputer klasik) yang dapat memberikan solusi untuk masalah linier. Namun, mesin ini tidak serbaguna seperti komputer konvensional dan tidak cocok untuk tugas sehari-hari.
Aplikasi Potensial Komputasi Kuantum
Komputasi kuantum masih belum menjadi produk matang yang diyakini beberapa orang pada akhir dekade terakhir. Namun, masih menawarkan beberapa kasus penggunaan yang menarik, terutama untuk program yang mengakui percepatan kuantum polinomial. Contoh terbaik dari itu adalah pencarian tidak terstruktur, yang melibatkan pencarian item tertentu dalam database.
Banyak juga yang percaya bahwa salah satu kasus penggunaan komputasi kuantum terbesar adalah simulasi kuantum, yang sulit dipelajari di laboratorium dan tidak mungkin dimodelkan dengan superkomputer. Ini seharusnya, secara teori, membantu kemajuan dalam bidang kimia dan nanoteknologi, meskipun teknologinya sendiri masih belum siap.
Bidang lain yang dapat memanfaatkan kemajuan komputasi kuantum adalah pembelajaran mesin. Sementara penelitian di bidang itu masih berlangsung, para pendukung komputasi kuantum percaya bahwa sifat aljabar linier dari perhitungan kuantum akan memungkinkan para peneliti untuk mengembangkan algoritme kuantum yang dapat mempercepat tugas pembelajaran mesin.
Ini membawa kita ke kasus penggunaan tunggal yang paling menonjol untuk komputer kuantum – kriptografi. Kecepatan luar biasa komputer kuantum dapat memecahkan masalah linier paling baik diilustrasikan dalam cara mereka dapat mendekripsi kriptografi kunci publik. Itu karena komputer kuantum secara efisien dapat memecahkan masalah faktorisasi bilangan bulat, masalah logaritma diskrit, dan masalah logaritma diskrit kurva eliptik, yang bersama-sama mendukung keamanan hampir semua sistem kriptografi kunci publik.
Apakah Komputasi Kuantum Akhir dari Privasi Digital?
Ketiga algoritme kriptografi yang disebutkan di atas diyakini tidak layak secara komputasi dengan superkomputer tradisional dan biasanya digunakan untuk mengenkripsi halaman web yang aman, email terenkripsi, dan jenis data lainnya. Namun, itu berubah dengan komputer kuantum, yang secara teori dapat menyelesaikan semua masalah kompleks ini dengan menggunakan algoritme Shor, yang pada dasarnya menjadikan enkripsi modern tidak cukup dalam menghadapi kemungkinan serangan.
Fakta bahwa komputer kuantum dapat merusak semua enkripsi digital tradisional, dapat memiliki konsekuensi yang signifikan terhadap privasi dan keamanan elektronik warga negara, pemerintah, dan bisnis. Komputer kuantum dapat secara efisien memecahkan kunci RSA 3.072-bit, kunci AES 128-bit, atau kunci kurva eliptik 256-bit, karena komputer ini dapat dengan mudah menemukan faktornya dengan mereduksinya menjadi hanya 26-bit.
Sementara kunci 128-bit hampir tidak mungkin diretas dalam jangka waktu yang layak bahkan oleh superkomputer yang paling kuat, kunci 26-bit dapat dengan mudah diretas menggunakan PC rumahan biasa. Artinya, semua enkripsi yang digunakan oleh bank, rumah sakit, dan lembaga pemerintah akan menjadi sia-sia jika pelaku jahat, termasuk negara nakal, dapat membangun komputer kuantum yang cukup besar dan cukup stabil untuk mendukung rencana jahat mereka.
Namun, tidak semua malapetaka dan kesuraman untuk keamanan digital global. Komputer kuantum yang ada tidak memiliki kekuatan pemrosesan untuk memecahkan algoritme kriptografi nyata apa pun, sehingga detail perbankan Anda ma
sih aman dari serangan brute force untuk saat ini. Terlebih lagi, kemampuan yang sama yang berpotensi memusnahkan semua kriptografi kunci publik modern juga dimanfaatkan oleh para ilmuwan untuk membuat ‘kriptografi pasca-kuantum’ yang baru dan anti-retas yang berpotensi mengubah lanskap keamanan data di tahun-tahun mendatang.
Untuk saat ini, banyak algoritme enkripsi kunci publik terkenal sudah diyakini aman dari serangan komputer kuantum. Itu termasuk IEEE Std 1363.1 dan OASIS KMIP, keduanya sudah menjelaskan algoritme aman-kuantum. Organisasi juga dapat menghindari potensi serangan dari komputer kuantum dengan beralih ke AES-256, yang menawarkan tingkat keamanan yang memadai terhadap komputer kuantum.
Tantangan Mencegah Revolusi Kuantum
Terlepas dari potensinya yang sangat besar, komputer kuantum tetap menjadi teknologi ‘generasi berikutnya’ selama beberapa dekade tanpa beralih ke solusi yang layak untuk penggunaan umum. Ada banyak alasan untuk itu, dan mengatasi sebagian besar dari mereka sejauh ini terbukti berada di luar teknologi modern.
Pertama, sebagian besar komputer kuantum hanya dapat beroperasi pada suhu -273 °C (-459 °F) , sepersekian derajat di atas nol mutlak (0 derajat Kelvin). Seolah itu belum cukup, ia membutuhkan tekanan atmosfer hampir nol dan perlu diisolasi dari medan magnet Bumi.
Meskipun mencapai suhu yang tidak wajar itu sendiri merupakan tantangan besar, itu juga menghadirkan masalah lain. Komponen elektronik yang diperlukan untuk mengontrol qubit tidak berfungsi dalam kondisi dingin seperti itu, dan harus disimpan di tempat yang lebih hangat. Menghubungkan mereka dengan kabel tahan suhu berfungsi untuk chip kuantum dasar yang digunakan saat ini, tetapi seiring perkembangan teknologi, kerumitan kabel diharapkan menjadi tantangan besar.
Semua hal dipertimbangkan, para ilmuwan harus menemukan cara agar komputer kuantum bekerja pada suhu yang lebih masuk akal untuk menskalakan teknologi untuk penggunaan komersial. Syukurlah, fisikawan sudah mengerjakannya, dan tahun lalu, dua set peneliti dari University of New South Wales di Australia dan QuTech di Delft, Belanda, menerbitkan makalah yang mengklaim telah menciptakan komputer kuantum berbasis silikon yang bekerja dengan kecepatan penuh. derajat di atas nol mutlak.
Kedengarannya tidak banyak bagi kita semua, tetapi ini dipuji sebagai terobosan besar oleh fisikawan kuantum, yang percaya bahwa ini berpotensi menandai era baru dalam teknologi. Itu karena suhu (sedikit) lebih hangat akan memungkinkan qubit dan elektronik digabungkan seperti sirkuit terpadu tradisional, berpotensi membuatnya lebih bertenaga.
Komputer Kuantum Kuat yang Harus Anda Ketahui
Bersamaan dengan prosesor Sycamore 53-qubit yang disebutkan sebelumnya, Google juga memamerkan prosesor kuantum berbasis gerbang yang disebut ‘Bristlecone’ pada pertemuan tahunan American Physical Society di Los Angeles pada tahun 2018 lalu. komputasi kuantum ke arus utama dengan memecahkan ‘masalah dunia nyata’. Google Bristlecone / Gambar milik: Google
IBM juga meluncurkan komputer kuantum pertamanya, Q, pada tahun 2019, dengan janji mengaktifkan ‘komputer kuantum universal’ yang dapat beroperasi di luar laboratorium penelitian untuk pertama kalinya. Digambarkan sebagai sistem komputasi kuantum terintegrasi pertama di dunia untuk penggunaan komersial, ini dirancang untuk memecahkan masalah di luar jangkauan komputer klasik di berbagai bidang seperti layanan keuangan, farmasi, dan kecerdasan buatan. IBM Q System One di CES 2020 di Las Vegas
Honeywell International juga telah mengumumkan komputer kuantumnya sendiri. Perusahaan mengumumkan Juni lalu bahwa mereka telah menciptakan ‘komputer kuantum paling kuat di dunia’. Dengan volume kuantum 64, komputer kuantum Honeywell dikatakan dua kali lebih kuat dari pesaing terdekatnya, yang dapat membawa teknologi keluar dari laboratorium untuk memecahkan masalah komputasi dunia nyata yang tidak praktis untuk dipecahkan dengan komputer tradisional.
Honeywell Quantum Computer / Gambar Courtesy: Honeywell
Komputasi Kuantum: Fajar Era Baru atau Ancaman terhadap Privasi Digital?
Perbedaan antara komputer kuantum dan komputer tradisional sangat besar sehingga yang pertama mungkin tidak akan menggantikan yang kedua dalam waktu dekat. Namun, dengan koreksi kesalahan yang tepat dan efisiensi energi yang lebih baik, semoga kita dapat melihat lebih banyak penggunaan komputer kuantum di masa mendatang. Dan ketika itu terjadi, akan menarik untuk melihat apakah itu akan menjadi akhir dari keamanan digital seperti yang kita ketahui atau mengantarkan fajar baru dalam kriptografi digital.
Jadi, apakah Anda berharap komputer kuantum menjadi (relatif) lebih banyak di mana-mana dalam waktu dekat? Atau apakah itu ditakdirkan untuk tetap eksperimental di masa mendatang? Beri tahu kami di komentar di bawah. Juga, jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang enkripsi dan kriptografi, lihat artikel tertaut kami di bawah ini:
- TKIP vs AES: Penjelasan Protokol Keamanan Wi-Fi
- Apa Sebenarnya Enkripsi Tingkat Militer itu
- Enkripsi Drive USB Untuk Mengamankan Data yang Anda Bawa
- 8 Perangkat Lunak Enkripsi Terbaik untuk Windows