Apa itu kriptografi kuantum?
Quantum Cryptography (Kriptografi kuantum) adalah metode enkripsi yang menggunakan sifat alami mekanika kuantum untuk mengamankan dan mentransmisikan data dengan cara yang tidak dapat diretas.
Kriptografi adalah proses mengenkripsi dan melindungi data sehingga hanya orang yang memiliki kunci rahasia yang tepat yang dapat mendekripsinya. Kriptografi kuantum berbeda dari sistem kriptografi tradisional karena mengandalkan fisika, bukan matematika, sebagai aspek utama model keamanannya.
Kriptografi kuantum adalah sistem yang sepenuhnya aman dari gangguan tanpa sepengetahuan pengirim atau penerima pesan. Artinya, tidak mungkin menyalin atau melihat data yang dikodekan dalam keadaan kuantum tanpa memberi tahu pengirim atau penerima. Kriptografi kuantum juga seharusnya tetap aman terhadap mereka yang menggunakan komputasi kuantum.
Kriptografi kuantum menggunakan partikel cahaya individu, atau foton, untuk mentransmisikan data melalui kabel serat optik. Foton mewakili bit biner. Keamanan sistem ini bergantung pada mekanika kuantum. Properti aman ini meliputi:
- partikel dapat berada di lebih dari satu tempat atau keadaan pada saat yang bersamaan;
- sifat kuantum tidak dapat diamati tanpa mengubah atau mengganggunya; dan
- partikel secara keseluruhan tidak dapat disalin.
Properti ini membuatnya tidak mungkin untuk mengukur keadaan kuantum suatu sistem tanpa mengganggu sistem tersebut.
Foton digunakan untuk kriptografi kuantum karena mereka menawarkan semua kualitas yang diperlukan: Perilaku mereka dipahami dengan baik, dan mereka adalah pembawa informasi dalam kabel serat optik. Salah satu contoh kriptografi kuantum yang paling terkenal saat ini adalah Quantum key distribution (QKD), yang menyediakan metode pertukaran kunci yang aman.
Bagaimana cara kerja kriptografi kuantum?
Secara teori, kriptografi kuantum bekerja berdasarkan model yang dikembangkan pada tahun 1984.
Model ini mengasumsikan ada dua orang, Alice dan Bob, yang ingin bertukar pesan secara aman. Alice memulai pesan dengan mengirimkan Bob sebuah kunci. Kunci ini berupa aliran foton yang bergerak dalam satu arah. Setiap foton mewakili satu bit data—baik 0 atau 1. Namun, selain perjalanan liniernya, foton ini juga berosilasi atau bergetar dengan cara tertentu.
Jadi, sebelum Alice, sang pengirim, menginisiasi pesan, foton melewati polarisator. Polarisator adalah filter yang memungkinkan foton tertentu melewatinya dengan getaran yang sama dan membiarkan yang lain melewatinya dalam keadaan getaran yang berubah. Keadaan terpolarisasi bisa vertikal (bit 1), horizontal (bit 0), 45 derajat ke kanan (bit 1) atau 45 derajat ke kiri (bit 0).
Foton ini kemudian bergerak melintasi serat optik dari polarisator menuju penerima, Bob. Proses ini menggunakan pemisah berkas yang membaca polarisasi setiap foton. Saat menerima kunci foton, Bob tidak mengetahui polarisasi yang benar dari foton-foton tersebut, sehingga satu polarisasi dipilih secara acak. Alice kemudian membandingkan apa yang digunakan Bob untuk mempolarisasi kunci dan memberi tahu Bob polarisator mana yang ia gunakan untuk mengirim setiap foton. Bob kemudian mengonfirmasi apakah ia menggunakan polarisator yang benar. Foton yang dibaca dengan pemisah yang salah kemudian dibuang, dan urutan yang tersisa dianggap sebagai kunci.
Misalkan ada penyadap bernama Eve. Eve mencoba menyadap dan memiliki alat yang sama seperti Bob. Namun, Bob memiliki keuntungan berbicara dengan Alice untuk mengonfirmasi jenis polarisator yang digunakan untuk setiap foton; Eve tidak. Akibatnya, Eve akan mendapatkan kunci akhir yang salah.
Alice dan Bob juga akan tahu jika Eve sedang menyadap mereka. Pengamatan Eve terhadap aliran foton akan mengubah posisi foton yang diharapkan oleh Alice dan Bob.
Perkembangan terbaru dalam teknologi QKD
Kemajuan terbaru dalam QKD mencakup peningkatan jangkauan. Sebelumnya, jarak maksimum untuk kriptografi kuantum dibatasi hingga 400–500 km. Namun, perusahaan teknologi kuantum Swiss, Terra Quantum, mengumumkan terobosan dalam distribusi kunci kuantum yang memungkinkan transmisi kunci hingga lebih dari 40.000 km. Alih-alih membangun jalur optik baru dengan banyak repeater, solusi mereka memungkinkan kunci kuantum didistribusikan melalui jalur serat optik standar yang sudah digunakan dalam jaringan telekomunikasi.
Selain itu, China berhasil mengembangkan jaringan QKD berbasis satelit, memungkinkan komunikasi kuantum yang aman antar benua. Hal ini menandai langkah besar dalam membuat kriptografi kuantum lebih praktis untuk digunakan dalam skala global.