Komputer kuantum yang mampu memecahkan kriptografi modern mungkin hanya membutuhkan jauh lebih sedikit qubit daripada yang diperkirakan sebelumnya, menurut penelitian baru dari California Institute of Technology.
Dalam studi yang diterbitkan Senin, Caltech bekerja sama dengan Oratomic yang berbasis di Pasadena, sebuah startup komputasi kuantum yang didirikan oleh peneliti Caltech, untuk mengembangkan sistem atom netral baru di mana atom-atom individu dijebak dan dikendalikan dengan laser untuk bertindak sebagai qubit. Dengan demikian, komputer kuantum yang toleran terhadap kesalahan dapat menjalankan algoritma Shor, yang dapat memperoleh kunci pribadi dari kunci publik yang digunakan dalam kriptografi kurva eliptik Bitcoin, dengan hanya 10.000 qubit atom yang dapat dikonfigurasi ulang.
Co-founder dan CEO Oratomic Dolev Bluvstein, seorang associate tamu dalam fisika di Caltech, mengatakan kemajuan dalam komputasi kuantum mempercepat jadwal untuk mesin praktis dan meningkatkan tekanan untuk bermigrasi ke kriptografi tahan kuantum.
“Orang-orang terbiasa dengan komputer kuantum yang selalu berjarak 10 tahun,” kata Bluvstein kepada Decrypt. “Tetapi jika Anda melihat di mana kita berada sedikit lebih dari sepuluh tahun yang lalu, perkiraan terbaik tentang apa yang akan dibutuhkan untuk algoritma Shor adalah satu miliar qubit pada saat sistem terbaik yang kita miliki di laboratorium kira-kira lima qubit.”
Sistem koreksi kesalahan paling umum saat ini seringkali membutuhkan sekitar 1.000 qubit fisik untuk menciptakan satu qubit logis yang andal, unit yang dikoreksi kesalahannya yang digunakan untuk melakukan perhitungan. Overhead tersebut telah membantu mendorong perkiraan untuk sistem toleran kesalahan praktis ke kisaran jutaan qubit, memperlambat kemajuan menuju mesin yang mampu menjalankan algoritma yang dapat mengancam kriptografi RSA dan kurva eliptik yang digunakan oleh Bitcoin dan Ethereum.
Bluvstein mencatat bahwa sistem lab saat ini sudah mendekati—dan dalam beberapa kasus melampaui—6.000 qubit fisik. Dengan kata lain, risiko kriptografi mungkin akan datang lebih cepat dari yang diperkirakan para ahli sebelumnya.
“Anda benar-benar dapat melihat ukuran sistem dan kemampuan kontrol meningkat seiring waktu saat ukuran sistem yang dibutuhkan berkurang,” katanya.
Pada bulan September, peneliti Caltech mengungkapkan komputer kuantum atom netral yang beroperasi dengan 6.100 qubit dengan akurasi 99,98% dan waktu koherensi 13 detik. Ini adalah tonggak penting menuju mesin kuantum yang dikoreksi kesalahannya yang juga memperbarui kekhawatiran tentang ancaman masa depan terhadap Bitcoin dari algoritma Shor.
Ancaman tersebut telah mendorong pemerintah dan perusahaan teknologi untuk mulai bermigrasi ke kriptografi pasca-kuantum, atau enkripsi yang dirancang untuk menahan serangan kuantum. Namun, para peneliti memperingatkan bahwa tantangan teknik besar masih tetap ada, termasuk menskalakan sistem kuantum sambil mempertahankan tingkat kesalahan yang sangat rendah.
“Hanya memiliki 10.000 qubit fisik adalah sesuatu yang bisa terjadi dalam setahun,” kata Bluvstein. “Namun itu bukanlah patokan seperti yang orang kira. Ini tidak seperti ketika Anda merancang komputer, Anda hanya meletakkan transistor di chip, mencuci tangan, dan mengatakan Anda sudah selesai. Itu adalah tugas yang sangat tidak sepele, sangat rumit untuk benar-benar membangun salah satunya.”
Meskipun demikian, Bluvstein mengatakan komputer kuantum praktis bisa muncul sebelum akhir dekade ini.
Berita ini muncul setelah peneliti Google melaporkan temuan baru pada hari Selasa, yang menunjukkan bahwa komputer kuantum di masa depan dapat memecahkan kriptografi kurva eliptik dengan sumber daya yang lebih sedikit dari yang diperkirakan sebelumnya. Hal itu menambah urgensi seruan untuk transisi ke kriptografi pasca-kuantum sebelum mesin semacam itu menjadi layak.
Meskipun industri cryptocurrency semakin mulai berfokus pada risiko kuantum, Bluvstein mengatakan bahwa risiko tersebut melampaui jaringan blockchain dan membutuhkan perubahan di sebagian besar dunia digital modern.
“Saya kira seluruh infrastruktur digital dunia. Ini bukan hanya blockchain. Ini adalah perangkat internet of things, komunikasi internet, router, satelit,” katanya. “Ini mencakup seluruh infrastruktur digital global, dan itu rumit.”