Komputer Kuantum Bisa Membobol Enkripsi, Mengapa Kita Harus Bersiap Sekarang?

Saat ini, aktor tertentu dapat menyadap dan menyimpan data yang telah dienkripsi, meskipun mereka belum memiliki kemampuan untuk membukanya.

Data tersebut bisa berupa komunikasi, kata sandi, informasi finansial, hingga berbagai informasi sensitif lainnya. Strateginya sederhana: simpan data sekarang, kemudian tunggu sampai teknologi memungkinkan enkripsi tersebut dibongkar.

Jika komputer kuantum yang cukup kuat tersedia beberapa tahun atau dekade mendatang, data yang dikumpulkan hari ini dapat menjadi jauh lebih berharga.

Inilah inti ancaman Store Now, Decrypt Later. Enkripsi tidak hanya harus aman terhadap kemampuan komputasi saat ini, tetapi juga perlu mempertimbangkan kemampuan mesin di masa depan.

Komputer klasik memproses informasi menggunakan bit yang memiliki nilai 0 atau 1. Komputer kuantum menggunakan qubit, yang dapat berada dalam keadaan superposisi.

Secara sederhana, kemampuan tersebut memungkinkan sistem kuantum merepresentasikan ruang kemungkinan yang sangat besar. Misalnya, 20 qubit dapat merepresentasikan lebih dari satu juta konfigurasi dasar secara bersamaan.

Skalanya meningkat sangat cepat ketika jumlah qubit bertambah. Secara matematis, 300 qubit memiliki ruang keadaan yang luar biasa besar, bahkan sering digunakan untuk menggambarkan skala yang melampaui jumlah partikel dalam alam semesta teramati.

Namun, kemampuan tersebut tidak berarti komputer kuantum secara otomatis mencoba semua jawaban sekaligus. Keunggulan sebenarnya berasal dari algoritma kuantum yang dirancang untuk memanfaatkan superposisi, interferensi, dan fenomena kuantum lainnya secara terarah.

Sistem RSA bergantung pada sebuah asumsi matematika: memfaktorkan bilangan besar yang merupakan hasil perkalian dua bilangan prima sangat sulit dilakukan secara efisien oleh komputer klasik.

RSA diperkenalkan pada 1977 oleh Ron Rivest, Adi Shamir, dan Leonard Adleman. Selama puluhan tahun, pendekatan tersebut menjadi salah satu fondasi penting keamanan komunikasi digital.

Masalahnya muncul pada 1994 ketika Peter Shor memperkenalkan algoritma kuantum yang mampu menyelesaikan persoalan pemfaktoran dan discrete logarithm secara jauh lebih efisien dibandingkan algoritma klasik yang diketahui.

Algoritma tersebut memanfaatkan Quantum Fourier Transform untuk menemukan struktur periodik tertentu dalam persoalan matematika.

Jika komputer kuantum berskala besar dan toleran terhadap kesalahan berhasil diwujudkan, algoritma Shor secara teoritis dapat digunakan untuk memperoleh faktor rahasia yang menjadi dasar keamanan RSA.

Dengan kata lain, ancamannya bukan karena RSA memiliki kelemahan sederhana, melainkan karena komputer kuantum dapat mengubah batas kemampuan komputasi terhadap masalah matematika yang menjadi fondasi sistem tersebut.

Salah satu alasan dunia keamanan siber tidak bisa menunggu sampai komputer kuantum benar-benar mampu menyerang RSA adalah perkembangan teknologi yang terus mengurangi perkiraan sumber daya yang dibutuhkan.

Proyeksi pada 2012 memperkirakan serangan terhadap RSA membutuhkan sekitar 1 miliar qubit fisik. Pada 2017, estimasinya turun menjadi sekitar 230 juta.

Dua tahun kemudian, sejumlah estimasi bahkan menempatkan kebutuhan tersebut di kisaran 20 juta qubit fisik.

Angka tersebut masih sangat besar dan bukan berarti komputer kuantum dengan kemampuan tersebut sudah tersedia. Namun, tren penurunan kebutuhan inilah yang menjadi alasan penting bagi dunia keamanan untuk mulai melakukan migrasi sebelum ancaman benar-benar tiba.

Menghadapi ancaman tersebut, para peneliti tidak hanya berusaha membuat komputer kuantum lebih kuat. Mereka juga mengembangkan sistem kriptografi baru yang dirancang agar tetap sulit dipecahkan oleh komputer klasik maupun kuantum.

Salah satu upaya terbesar datang dari National Institute of Standards and Technology (NIST) melalui kompetisi kriptografi pasca-kuantum yang dimulai pada 2016.

Dari puluhan proposal yang diajukan dari berbagai penjuru dunia, NIST melakukan proses seleksi bertahap untuk mencari algoritma yang memiliki keamanan dan performa memadai.

Pada 5 Juli 2022, NIST mengumumkan algoritma yang dipilih untuk menjadi bagian dari standar kriptografi pasca-kuantum.

Salah satu pendekatan penting dalam kriptografi pasca-kuantum adalah lattice-based cryptography atau kriptografi berbasis kisi.

Bayangkan sebuah ruang matematika dengan sangat banyak dimensi yang dipenuhi titik-titik dalam pola tertentu. Tantangannya adalah menemukan hubungan atau titik tertentu di antara struktur yang sangat kompleks tersebut.

Ketika sistem ditambahkan dengan noise atau gangguan acak, persoalan matematikanya menjadi sangat sulit untuk dibalik tanpa memiliki informasi rahasia yang tepat.

Beberapa algoritma pasca-kuantum menggunakan struktur kisi dalam ruang berdimensi sangat tinggi, bahkan sekitar seribu dimensi pada konstruksi tertentu.

Keamanannya tidak bergantung pada kesulitan memfaktorkan bilangan besar seperti RSA. Karena itu, pendekatan tersebut dirancang untuk tetap menghadapi ancaman dari algoritma kuantum seperti Shor.

Peralihan sistem kriptografi bukan pekerjaan yang dapat dilakukan dalam semalam. Infrastruktur digital global menggunakan enkripsi di berbagai tempat, mulai dari komunikasi internet hingga layanan finansial dan pemerintahan.

Selain itu, data memiliki masa hidup yang berbeda-beda. Informasi yang tidak lagi sensitif dalam beberapa bulan mungkin tidak terlalu bermasalah, tetapi data tertentu dapat tetap bernilai selama puluhan tahun.

Karena itu, ancaman komputer kuantum harus dilihat sebagai persoalan keamanan jangka panjang, bukan hanya teknologi masa depan.

Jika data sensitif sudah dikumpulkan hari ini dan baru dapat didekripsi ketika komputer kuantum tersedia, maka pertahanan yang dibangun terlambat tidak akan mampu mengembalikan kerahasiaan data tersebut.

Komputer kuantum menghadirkan paradoks besar bagi keamanan digital. Teknologi yang menjanjikan kemampuan komputasi luar biasa juga berpotensi menghancurkan sebagian sistem kriptografi yang telah melindungi komunikasi digital selama puluhan tahun.

Ancaman Store Now, Decrypt Later membuat persoalan tersebut semakin mendesak karena data yang dicuri hari ini dapat menjadi target dekripsi di masa depan.

Namun, ancaman kuantum bukan berarti keamanan digital akan berakhir. Pengembangan post-quantum cryptography, termasuk pendekatan berbasis kisi, memberikan jalan untuk membangun sistem keamanan yang lebih siap menghadapi era tersebut.

Pertanyaan pentingnya bukan lagi apakah komputer kuantum akan berkembang, melainkan seberapa siap dunia ketika kemampuan itu akhirnya mencapai tingkat yang dapat mengancam enkripsi saat ini.

FAQ

1. Apa itu Store Now, Decrypt Later? Store Now, Decrypt Later adalah strategi menyimpan data terenkripsi sekarang untuk kemudian didekripsi ketika teknologi komputasi yang lebih kuat tersedia.
2. Mengapa komputer kuantum mengancam RSA? Komputer kuantum yang cukup kuat dapat menjalankan algoritma Shor untuk menyelesaikan pemfaktoran bilangan besar secara jauh lebih efisien daripada komputer klasik.
3. Apa itu algoritma Shor? Algoritma Shor adalah algoritma kuantum yang dirancang untuk menyelesaikan persoalan matematika tertentu, termasuk pemfaktoran bilangan besar dan discrete logarithm, yang menjadi dasar beberapa sistem kriptografi.
4. Apa itu kriptografi pasca-kuantum? Kriptografi pasca-kuantum adalah sistem kriptografi yang dirancang agar tetap aman menghadapi serangan komputer kuantum sekaligus dapat dijalankan pada komputer konvensional.
5. Mengapa kriptografi berbasis kisi dianggap penting? Kriptografi berbasis kisi menggunakan persoalan matematika dalam struktur berdimensi tinggi yang diyakini sulit diselesaikan secara efisien, baik oleh komputer klasik maupun komputer kuantum yang menggunakan algoritma yang diketahui saat ini.