(dalam) Aman: Wawancara dengan John Prisco dari Quantum Xchange

(merasa tidak aman adalah kolom mingguan yang membahas topik keamanan siber yang meningkat pesat.

Terobosan baru-baru ini telah mengubah pertanyaan tentang hadirnya komputasi kuantum dari pertanyaan “jika” menjadi “kapan”. Mereka akan mampu menyelesaikan tugas tertentu dengan cepat seratus atau ribuan kali lebih baik daripada komputer klasik yang, pada gilirannya, akan memungkinkan kita mencari solusi terhadap pertanyaan-pertanyaan yang tidak dapat diselesaikan dengan komputer modern. metode.

Enkripsi modern adalah salah satu pertanyaan tersebut. Saat ini dilindungi oleh bilangan prima yang tidak mungkin dipecahkan oleh komputer klasik sebelum alam semesta mati karena panas, enkripsi dapat dibobol secara luas oleh kekuatan kuantum.

Untungnya, ini adalah pedang bermata dua. Fisika kuantum juga dapat digunakan untuk membuat enkripsi lebih baik, melindungi data dari ancaman saat ini dan masa depan. Untuk mengetahui cara kerjanya, dan apakah ini praktis saat ini, kami berbicara dengan John Prisco, CEO dan Presiden

Perubahan Kuantum, jaringan kuantum serat pertama yang tersedia di Amerika Serikat.

Tren Digital: Apa yang membuat komputer kuantum bagus dalam memecahkan enkripsi konvensional?

John Prisco, Presiden dan CEO Quantum Xchange: Karena komputer kuantum tidak menggunakan bit yang bernilai satu atau nol. Faktanya, mereka menggunakan foton yang bisa bernilai satu dan nol secara bersamaan. Ini hanyalah kemampuan pemrosesan paralel yang sangat besar yang tidak dapat dilakukan oleh komputer utama yang kita gunakan saat ini, karena bit hanya dapat berada dalam keadaan satu atau nol.

Jadi, Anda pasti selalu mendengar komentar tentang, “Seberapa cepat komputer dapat membaca semua buku dan barang-barang di Perpustakaan Kongres.” Nah, itulah yang dibicarakan dalam hal membaca setiap buku secara serial. Cara komputer kuantum membaca buku-buku di Perpustakaan Kongres adalah dengan membaca semuanya secara bersamaan.

Dengan sandi RSA 2048 terbaru, yang menggunakan komputer konvensional, diperlukan waktu miliaran miliar tahun untuk memecahkan kunci tersebut secara brute force. Komputer kuantum dapat melakukannya dalam waktu sekitar 10 detik.

Menurut Anda kapan komputer kuantum akan menjadi cukup canggih untuk menjadi ancaman nyata terhadap enkripsi?

Ada konsep yang disebut supremasi kuantum. Itu tidak terlalu menarik, meskipun kedengarannya memang menarik. Artinya, komputer kuantum lebih bertenaga dibandingkan komputer elektronik konvensional mana pun. Google mengira mereka akan memiliki komputer supremasi kuantum pada akhir tahun lalu.

Mereka mengatakan mereka sekarang akan memiliki komputer supremasi kuantum pada akhir tahun ini. Jadi, ketika saya berbicara tentang pemecahan RSA 2048 yang membutuhkan waktu satu miliar miliar tahun, komputer supremasi kuantum mungkin mempersingkat waktu tersebut menjadi 900 juta miliar tahun. Itu bukanlah kemajuan yang luar biasa.

Tujuan sebenarnya adalah komputer kuantum prima. Dan itu adalah salah satu cara di mana Anda dapat memecahkan kuncinya dalam 10 detik. Dalam hal ini, ini dianggap sebagai peristiwa 5 hingga 10 tahun.

Namun saya selalu cepat mengatakan bahwa hampir tidak relevan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mencapainya. Pelaku jahat selalu mengumpulkan data, dan mereka akan selalu melakukannya, karena hal itu terlalu mudah dilakukan. Mereka akan mengambil data dari Kantor Manajemen Personalia pemerintah, atau rencana F-35 dari Lockheed Martin. Dan mereka akan terus melakukannya sampai mereka memiliki komputer kuantum yang dapat memecahkan kunci dan membuka data.

Katakanlah Anda adalah bank Swiss, dan Anda memiliki banyak nasabah yang lebih memilih merahasiakan identitasnya. Jadi, Anda benar-benar ingin mengenkripsi menggunakan kunci kuantum saat ini, dan tidak membiarkan diri Anda diambil datanya, dan khawatir bahwa seseorang akan memiliki komputer kuantum yang dapat memecahkannya.

Quantum Xchange dibangun dengan menggunakan kunci kuantum. Bisakah Anda menjelaskan cara kerjanya dan apa yang membuatnya lebih sulit untuk dipecahkan?

Kunci kuantum berbeda dari kunci RSA karena terdiri dari foton. Saat Anda mengirimkan kunci dari titik A ke Titik B, kuncinya akan ikut, dan setiap foton yang kami kirimkan dapat dikodekan dengan satu atau nol.

Jika seseorang mencoba menguping kunci tersebut, ternyata karena Prinsip Ketidakpastian Heisenberg, jika ada yang mencoba menguping pada partikel optik seperti proton, keadaan kuantum berubah dan oleh karena itu kuncinya tidak lagi mewakili kunci yang akan membuka kunci data.

Karena Anda mengandalkan hukum fisika, yang tidak dapat diubah seperti gravitasi, kini Anda memiliki jaminan bahwa tidak ada seorang pun yang dapat membuka kunci data Anda dan membaca file data Anda. Kuncinya tidak akan bertahan jika siapa pun menyentuhnya.

Sistem 'node tepercaya' Anda mengklaim dapat menyelesaikan masalah jangkauan dengan kunci kuantum. Mengapa ada masalah jangkauan, dan bagaimana Anda mengatasinya?

Salah satu kelemahan distribusi kunci kuantum adalah hal terbaik yang dapat Anda lakukan adalah mengirimkan kunci sekitar 100 kilometer. Mungkin itulah yang menunda pengenalan Distribusi Kunci Kuantum di Amerika Serikat.

Apa yang kami lakukan adalah bekerja sama dengan Battelle Memorial Laboratories, dan kami menemukan cara untuk memperluas jarak yang dapat ditempuh oleh kunci kuantum. Kini ia dapat menempuh jarak yang tidak terbatas.

Kami telah menemukan cara untuk menyandikan kunci kuantum dalam sangkar kuantum lain, dan hal itu memungkinkan kami melakukannya terus mengirimkan beberapa ratus kilometer sekaligus, dan itu tidak melanggar ketidakpastian prinsip.

Mampu melewati batasan ini sangat penting agar hal ini dapat dilaksanakan. Ini adalah terobosan besar dan merupakan pendorong bagi teknologi ini.

Saya melihat Quantum Xchange mengklaim bahwa mereka memelopori “enkripsi yang tidak dapat dipecahkan.” Seberapa harfiah kita harus mengartikannya? Apakah ini benar-benar tidak bisa dipecahkan, sekarang dan di masa depan?

Ketika Anda membuat klaim yang berani seperti itu, Anda selalu memiliki orang-orang yang akan menantang Anda, dan para kriptografer sebagai sekelompok insinyur, atau ilmuwan, sangat pandai dalam menantang komentar tersebut.

Namun, ternyata karena kita mengandalkan hukum fisika, maka hukum tersebut mungkin tidak bisa dilanggar. Sekarang, apakah ada kemungkinan bukan nol bahwa seseorang dapat memecahkannya? Ya. Namun menurut kami kemungkinannya sangat kecil. Secara harfiah, bagi seseorang untuk memecahkan kunci kuantum, diperlukan keadaan yang luar biasa.

Katakanlah saya mengirimkan satu juta foton, dan Anda akhirnya menerima 100.000 foton sebagai foton yang sama sekali tidak diubah. Jika Anda adalah aktor jahat yang mencoba mencegat kunci kuantum saya, Anda harus menebak dengan benar 900.000 kali apakah foton itu bernilai satu atau nol.

Secara matematis, hal itu bisa dilakukan. Tapi di dunia saya, dan di dunia praktis, hal itu mustahil.

Apakah solusi Quantum Xchange berfokus pada pencegahan ancaman komputer kuantum saja, atau solusi tersebut dapat digunakan untuk banyak skenario?

Kasus penggunaan umum adalah untuk melindungi informasi penting apa pun. Saat ini, kode tersebut digunakan di Jenewa, oleh manajemen pemilu pemerintah, untuk mengirimkan data pemungutan suara menggunakan perlindungan kunci kuantum. Ini benar-benar diarahkan untuk mencegah peretas mencuri data. Jika komputer kuantum adalah pelanggarannya, maka enkripsi kuantum adalah pertahanannya.

Ini bukanlah teknologi yang muncul dalam semalam. Telah dijalankan di Jenewa selama sepuluh tahun, dan telah dijalankan di laboratorium Battelle selama lima tahun. Kami sedang menerapkannya sekarang di New York. Ini adalah peralatan yang berfungsi saat ini, dan dapat digunakan saat ini.

Rekomendasi Editor

• Para ilmuwan baru saja mencapai terobosan dalam komputasi kuantum
• Prosesor 127-qubit baru IBM merupakan terobosan besar dalam komputasi kuantum
• IBM sedang membangun komputer kuantum terbesar – dan lemari es raksasa untuk menyimpannya
• Honeywell melakukan lompatan dari termostat ke komputer kuantum
• Intel mengembangkan chip kontrol kriogenik yang diharapkan dapat menyederhanakan komputasi kuantum