Kedatangan komputasi kuantum komersial menjanjikan peluang besar untuk pertumbuhan dan mendorong investasi besar karena pemerintah di seluruh Eropa dan dunia berusaha untuk membuat ekonomi mereka ‘siap-kuantum’. Inggris, misalnya, membangun komputer kuantum pertamanya (terbuka di tab baru) tahun lalu sekaligus meluncurkan pusat komputasi kuantum nasional, yang akan dibuka pada tahun 2023 dan dimaksudkan untuk menjadi fasilitas kelas dunia yang menempatkan negara ini di garis depan komputasi kuantum. Di tempat lain, Jerman telah berkomitmen €2 miliar dari pendanaan pemulihan Covid ke dalam teknologi kuantum – melengkapi rencana UE yang lebih luas untuk menambahkan €1 miliar lagi ke dalam teknologi antara sekarang dan 2028.
Tentang Penulis
Andrew Shields adalah Kepala Teknologi Kuantum di Toshiba Eropa (terbuka di tab baru).
Tentu saja, komputer kuantum menawarkan peluang yang tak tertandingi mengingat kekuatannya. Tapi, sederhananya, potensi yang sama ini membawa keamanan siber (terbuka di tab baru) ancaman yang membuat teknologi tidak dapat bertahan tanpa cara untuk mengamankan ancaman kuantum. Artinya, menurut Bruno Huttner, Direktur Inisiatif Kuantum Strategis untuk ID Quantique, bahwa “pada dasarnya akan menghancurkan keamanan (terbuka di tab baru) jaringan seperti yang kita kenal sekarang.”
QKD – meniadakan ancaman kuantum
Untungnya, solusi untuk meniadakan ancaman kuantum sudah ada di sini. Dengan beberapa pencapaian yang dicapai selama beberapa bulan terakhir yang menunjukkan kelayakan komersialnya, kedatangan Quantum Key Distribution (QKD) adalah kunci realisasi ekonomi kuantum – paling tidak karena memberikan tingkat keamanan berikutnya yang diperlukan untuk membuka kunci potensi dengan aman. komputasi kuantum.
Tidak seperti enkripsi kunci publik konvensional (terbuka di tab baru), yang keamanannya bergantung pada ketidakmampuan komputer klasik untuk memecahkan masalah matematika yang rumit dalam jangka waktu praktis, keamanan QKD dijamin oleh hukum fisik yang mendasar dan tidak dapat dihindari. Dengan memanfaatkan ketidakpastian yang melekat pada keadaan partikel, seperti elektron atau foton, QKD dapat digunakan untuk menghasilkan angka acak yang diperlukan untuk aplikasi kriptografi. Selain itu, dengan mengirimkan aliran foton tunggal yang dikodekan melalui jaringan komunikasi optik, dimungkinkan untuk berbagi kunci digital rahasia yang dapat digunakan untuk mengenkripsi atau mengotentikasi informasi. Dikombinasikan dengan algoritme tahan kuantum, ini berarti bahwa QKD tidak hanya aman dari serangan penyadapan saat ini, tetapi juga semua serangan di masa mendatang.
Namun, tidak semua solusi QKD sama, dan ada hambatan besar untuk adopsi hingga saat ini karena persyaratan biaya dan infrastruktur. Toshiba, bagaimanapun, telah menciptakan apa yang bisa menjadi titik kritis dalam pengadopsian teknologi melalui solusi multiplexingnya. Sistem QKD konvensional memerlukan saluran serat terpisah untuk distribusi dan data kunci (terbuka di tab baru), membuat keduanya lebih kompleks dan lebih mahal untuk diterapkan menggunakan serat gelap. Multiplexing QKD, sebaliknya, memungkinkan saluran kontrol dan saluran kuantum ditransmisikan pada satu serat. Ini adalah pengembangan yang sangat penting – pada dasarnya menggandakan kapasitas jaringan dan mengurangi separuh biaya penerapan dalam satu gerakan.
Pada saat yang sama QKD multipleks membuat kriptografi kuantum menjadi kenyataan komersial, begitu pula teknologi Stabilisasi Aktif memastikan kelangsungan multiplexing itu sendiri dengan memungkinkan sistem untuk mendistribusikan materi kunci secara terus menerus, bahkan dalam kondisi operasi yang paling menantang, dan tanpa campur tangan pengguna. Ini menghindari kebutuhan untuk kalibrasi ulang sistem karena perubahan suhu yang disebabkan oleh panjang serat. Sampai saat ini, QKD telah menjadi teknologi yang memberikan tingkat kepastian yang tinggi tentang pertukaran kunci yang aman; dengan multiplexing, untuk pertama kalinya kepastian itu dapat diakses secara komersial untuk organisasi sebagai layanan pembawa sederhana.
Realitas komersial dunia nyata
Kami sudah melihat QKD dimainkan di lingkungan dunia nyata di seluruh dunia. Pada tahun 2020, jaringan Phio Quantum Xchange (QXC) AS digunakan untuk mentransfer algoritme perdagangan, pelanggan (terbuka di tab baru) akun penyelesaian untuk bank-bank besar, dan bahkan streaming video yang aman melalui tautan jaringan sepanjang 32 km dari Wall Street di New York ke New Jersey. Di Jepang, QKD Toshiba digunakan untuk mengamankan transfer kriptografi kuantum pertama di dunia dari data medis genomik sensitif dalam uji coba yang dilakukan bersama dengan Tohoku Medical Megabank Organization di Tohoku University (ToMMo). Dan di sini di Eropa, penyebaran industri pertama di Inggris dari jaringan keamanan kuantum mentransmisikan data sensitif dengan kecepatan tinggi sepanjang 6 km kabel serat optik antara Pusat Komposit Nasional (NCC) dan Pusat Pemodelan dan Simulasi (CFMS) – dua Fasilitas produksi cerdas berbasis Bristol yang menjadi pusat industri Inggris.
Setelah beberapa dekade penelitian mendasar, QKD sekarang layak secara ekonomi untuk jaringan operator komersial melalui terobosan multiplexing yang dijelaskan di atas. Dibantu oleh testbed publik seperti proyek OpenQKD Eropa, penelitian juga sedang dilakukan pada QKD generasi berikutnya, yang dirancang dengan tujuan menurunkan biaya dan meningkatkan kinerja lebih lanjut.
Investasi terjadi di tingkat global dan meningkat setiap saat, menggarisbawahi langkah yang dibuat menuju ekonomi yang ditanggung oleh kemajuan teknologi kuantum. Ini belum sepenuhnya dikenal oleh para insinyur jaringan dunia saat ini, tetapi juga tidak sepenuhnya asing. Di QKD, tahap pertama era kuantum sudah tersedia untuk digunakan, sebuah langkah integral yang memungkinkan organisasi dan pemerintah mendapatkan keuntungan dari potensi komputasi kuantum.
