Menilik Peran Quantum Entanglement dalam Keamanan Siber

Perkembangan teknologi kuantum dalam satu dekade terakhir semakin menarik perhatian dunia. Salah satu konsep yang paling sering dibahas adalah quantum entanglement atau keterikatan kuantum, sebuah fenomena unik yang diyakini dapat menjadi fondasi komunikasi superaman di masa depan. Namun, di balik potensinya yang besar, masih banyak pertanyaan dan tantangan ilmiah yang harus dijawab sebelum teknologi ini benar-benar dapat dimanfaatkan secara luas.

Lebih Cepat dari Cahaya, Mungkinkah?

Istilah faster-than-light (FTL) atau lebih cepat dari cahaya kerap muncul dalam diskusi seputar fisika modern. Secara teori, FTL merujuk pada kemungkinan materi atau informasi bergerak melampaui kecepatan cahaya. Akan tetapi, menurut teori relativitas khusus Albert Einstein, kecepatan cahaya merupakan batas tertinggi di alam semesta. Tidak ada objek bermassa yang dapat melampaui batas tersebut, sementara foton dapat bergerak dengan kecepatan cahaya karena tidak memiliki massa diam.

Meski begitu, dunia fisika pernah mengenal konsep partikel hipotetis bernama tachyon. Partikel ini diperkenalkan oleh fisikawan Gerald Feinberg pada tahun 1967 dalam makalahnya “Possibility of Faster-Than-Light Particles”. Tachyon diyakini secara teoritis mampu bergerak lebih cepat dari cahaya. Namun, keberadaan tachyon akan melanggar prinsip sebab-akibat (kausalitas) dan bahkan membuka kemungkinan perjalanan waktu. Oleh karena itu, hingga kini tachyon dianggap sebagai konsep spekulatif dan tidak diterima secara luas oleh komunitas ilmiah.

Perdebatan mengenai kecepatan lebih cepat dari cahaya inilah yang kemudian membawa kita pada topik penting: komunikasi berbasis quantum entanglement dan kaitannya dengan konsep komunikasi supercepat.

Memahami Quantum Entanglement

Untuk memahami komunikasi kuantum, kita perlu terlebih dahulu mengenal apa itu quantum entanglement. Konsep ini pertama kali diperkenalkan oleh Albert Einstein bersama Boris Podolsky dan Nathan Rosen. Mereka menyebut fenomena ini sebagai “spooky action at a distance” atau “aksi menyeramkan dari kejauhan”.

Quantum entanglement adalah kondisi ketika dua atau lebih partikel terhubung secara kuantum, sehingga keadaan satu partikel akan langsung memengaruhi keadaan partikel lainnya, tanpa memandang jarak di antara keduanya. Bahkan jika partikel-partikel tersebut dipisahkan oleh ribuan kilometer, perubahan pada satu partikel akan tercermin pada pasangannya secara instan.

Fenomena ini terlihat seolah-olah melanggar batas kecepatan cahaya. Namun, menurut pemahaman mekanika kuantum saat ini, keterikatan kuantum tidak dapat digunakan untuk mengirimkan informasi secara langsung. Inilah tantangan terbesar dalam mewujudkan komunikasi berbasis quantum entanglement. Untuk berkomunikasi, diperlukan proses pengiriman data yang dapat dikendalikan, dan hal tersebut belum bisa dicapai hanya dengan memanfaatkan keterikatan kuantum.

Meski demikian, para ilmuwan sepakat bahwa jika suatu hari komunikasi berbasis quantum entanglement dapat direalisasikan, dampaknya akan sangat besar, terutama dalam bidang teknologi sensor, komputasi kuantum, dan pertukaran informasi yang sangat aman.

Pandangan Ilmuwan Dunia

Fisika Prancis Serge Haroche, peraih Nobel Fisika 2012, pernah menjelaskan bahwa penelitian tentang quantum entanglement telah berlangsung selama puluhan tahun. Dalam wawancaranya dengan El Pais pada Oktober 2022, Haroche menyebut bahwa selama 40 tahun para ilmuwan berusaha memahami bagaimana foton dapat tetap terhubung melalui ikatan kuantum meski terpisah jarak yang sangat jauh.

Menurutnya, pada awalnya penelitian ini belum memiliki aplikasi praktis. Baru setelah dua dekade kemudian, eksperimen menunjukkan bahwa sistem kuantum terisolasi dapat dimanipulasi secara presisi. Kini, komunikasi kuantum menjadi bidang yang berkembang pesat dan mulai dipercaya memiliki nilai praktis bagi kehidupan manusia.

Penelitian terbaru juga terus bermunculan. Pada awal tahun ini, ilmuwan di India berhasil menunjukkan bahwa keterikatan foton dalam basis tertentu dapat “muncul kembali” saat foton menjauh dari sumbernya. Temuan ini membuka peluang baru untuk pengiriman informasi kuantum yang aman dalam jarak jauh.

Dampak Komunikasi Kuantum bagi Keamanan Siber

Teknologi kuantum diperkirakan akan membawa perubahan besar dalam dunia keamanan siber dan kriptografi. Banyak negara kini bersiap menghadapi Q-Day, yaitu momen ketika komputer kuantum mampu memecahkan sistem kriptografi kunci publik yang selama ini digunakan secara luas dengan memanfaatkan algoritma Shor.

Dalam komunikasi kuantum, informasi tidak lagi disandikan dalam bentuk bit klasik “0” dan “1”, melainkan dalam qubit, yaitu satuan informasi kuantum. Qubit memiliki sifat unik seperti superposisi dan keterikatan, yang memungkinkan tingkat keamanan jauh lebih tinggi. Foton sering digunakan sebagai media pembawa qubit karena mudah dikendalikan dan relatif stabil.

Salah satu penerapan paling menjanjikan adalah Quantum Key Distribution (QKD). Secara teori, QKD menawarkan sistem distribusi kunci yang sangat aman dan tahan terhadap serangan di masa depan. Namun, teknologi ini masih memiliki keterbatasan jarak, umumnya hanya efektif hingga puluhan kilometer. Penelitian mengenai quantum repeater dan QKD berbasis satelit terus dilakukan untuk memperluas jangkauannya, meski biaya implementasinya masih tergolong tinggi.

Sebagai alternatif, dunia kriptografi juga mengembangkan Post-Quantum Cryptography (PQC), yang tidak bergantung pada quantum entanglement. PQC mencakup berbagai algoritma seperti lattice-based, code-based, hash-based, dan multivariat. Keunggulan PQC adalah dapat diterapkan melalui perangkat lunak dan mendukung komunikasi jarak jauh. Namun, pendekatan ini membutuhkan sumber daya komputasi yang lebih besar dan masih terus diuji keamanannya.

Menuju Masa Depan Komunikasi Aman

Quantum entanglement membuka pintu menuju era baru komunikasi yang jauh lebih aman dibandingkan teknologi saat ini. Meski masih menghadapi tantangan teknis dan biaya yang tinggi, kemajuan riset menunjukkan bahwa teknologi ini bukan lagi sekadar teori. Seiring turunnya biaya perangkat keras dan meningkatnya pemahaman ilmiah, komunikasi kuantum berpotensi menjadi pilar utama keamanan digital di masa depan.