Meskipun komputer kuantum telah menjadi berita utama karena potensinya untuk memecahkan enkripsi modern, kenyataannya jauh lebih kompleks daripada yang dibesar-besarkan. Analisis terbaru mengungkapkan tantangan teknis yang sangat besar yang masih menghalangi antara komputer kuantum saat ini dan kemampuan untuk memecahkan angka-angka yang berguna secara kriptografis.
Diskusi ini berpusat pada pertanyaan mendasar: jika komputer kuantum kesulitan memfaktorkan angka sederhana 21, bagaimana mungkin mereka dapat mengancam sistem enkripsi dunia nyata? Perbandingan ini menyoroti kesenjangan besar antara kemampuan saat ini dan persyaratan untuk memecahkan enkripsi yang digunakan dalam aplikasi sehari-hari.
Skala Tantangan
Memecahkan enkripsi yang benar-benar penting memerlukan jumlah daya komputasi yang hampir tidak terbayangkan. Untuk memfaktorkan angka RSA 2048-bit - jenis yang digunakan untuk mengamankan perbankan online dan komunikasi - para peneliti memperkirakan membutuhkan sekitar 7 miliar gate Toffoli dan sekitar satu juta qubit fisik. Ini merupakan peningkatan yang mengejutkan dari ribuan gate yang hanya dibutuhkan untuk memfaktorkan 21.
Persyaratan koreksi kesalahan kuantum membuat ini semakin menakutkan. Setiap qubit logis yang diperlukan untuk perhitungan harus dibangun dari ratusan atau ribuan qubit fisik untuk mempertahankan stabilitas. Dengan tingkat kesalahan saat ini sekitar 0,01% untuk sistem kuantum terbaik, overhead menjadi sangat besar ketika meningkatkan skala ke masalah yang relevan secara kriptografis.
Gate Toffoli adalah jenis gate logika kuantum yang melakukan operasi reversibel, penting untuk algoritma kuantum seperti algoritma Shor yang digunakan dalam pemfaktoran.
Persyaratan Faktoring RSA 2048-bit:
- Estimasi gerbang yang dibutuhkan: ~7 miliar gerbang Toffoli
- Qubit fisik yang diperlukan: ~1 juta
- Koreksi kesalahan: Kode permukaan jarak 25
- Qubit logis: ~1.400
- Estimasi waktu komputasi: ~1 minggu (dengan asumsi clock 1MHz)
Pemeriksaan Realitas Timeline
Meskipun ada tantangan teknis, timeline untuk komputer kuantum yang mampu memecahkan enkripsi masih menjadi perdebatan sengit. Beberapa ahli menunjukkan bahwa 75 tahun tersisa di abad ini - sebuah kekekalan dalam istilah teknologi. Perbandingan dengan kemajuan komputasi klasik sangat mencolok: kita berevolusi dari komputer seukuran ruangan menjadi smartphone dalam jangka waktu yang serupa.
Namun, yang lain mencatat perbedaan krusial antara penskalaan klasik dan kuantum. Komputer digital menjadi lebih kuat hanya dengan membuat komponen lebih kecil dan menambahkan lebih banyak komponen. Komputer kuantum menghadapi kompleksitas yang meningkat secara eksponensial saat mereka berkembang, dengan tingkat kebisingan dan kesalahan yang memperumit tantangan.
Abad ini masih memiliki 75 tahun tersisa, dan itu adalah kekekalan dalam waktu teknologi. 75 tahun yang lalu, state of the art dalam komputer klasik adalah Univac.
Perbandingan Timeline Quantum vs Klasik:
- Perkembangan komputasi klasik: UNIVAC (1951) hingga komputer modern (75 tahun)
- Perkembangan penerbangan: Penerbangan pertama (1903) hingga pendaratan di bulan (1969) - 66 tahun
- Kondisi quantum saat ini: Dapat memfaktorkan angka kecil seperti 15 dan 21 dengan optimisasi yang signifikan
Respons Kriptografi
Komunitas kriptografi tidak menunggu untuk mengetahui kapan komputer kuantum mungkin tiba. Standar kriptografi pasca-kuantum sudah mulai diterapkan, dirancang untuk menahan serangan dari komputer klasik maupun kuantum. Pendekatan proaktif ini berarti bahwa bahkan jika komputer kuantum mencapai skala yang diperlukan, sebagian besar infrastruktur digital kita akan sudah terlindungi.
Fokus pada enkripsi tahan kuantum mencerminkan prinsip kunci dalam keamanan siber: bersiap untuk ancaman teoretis sebelum mereka menjadi praktis. Meskipun komputer kuantum saat ini tidak dapat memecahkan enkripsi, fondasi matematis untuk serangan semacam itu ada, membuat transisi ke sistem tahan kuantum menjadi tindakan pencegahan yang bijaksana.
Keterbatasan Komputer Kuantum Saat Ini:
- Tingkat kesalahan gerbang terbaik: <0,01%
- Memfaktorkan 21 memerlukan: 2.405 gerbang entangling
- Peningkatan biaya dari memfaktorkan 15 ke 21: ~115x
- Proyeksi biaya untuk memfaktorkan angka yang lebih besar: ~500x per peningkatan serupa
Melampaui Pemecahan Enkripsi
Menariknya, bidang komputasi kuantum mungkin menemukan aplikasi paling berharganya di luar kriptografi sepenuhnya. Simulasi kimia kuantum, masalah optimisasi, dan aplikasi pembelajaran mesin dapat memberikan manfaat praktis jauh sebelum komputer kuantum menjadi cukup besar untuk mengancam sistem enkripsi.
Jalur pengembangan untuk komputasi kuantum tampaknya menyimpang, dengan aplikasi khusus menunjukkan harapan sementara komputer kuantum universal yang diperlukan untuk pemfaktoran skala besar masih bertahun-tahun atau puluhan tahun lagi. Ini menunjukkan bahwa revolusi kuantum mungkin tiba secara bertahap, dalam domain tertentu, daripada sebagai terobosan mendadak yang memecahkan semua enkripsi dalam semalam.
Referensi: Algorithms, Assertions Why haven't quantum computers factored 21 yet?