Komputer Kuantum dan Mata Uang Kripto
HomeArticles

Komputer Kuantum dan Mata Uang Kripto

Tingkat Menengah
8mo ago
8m

Diajukan oleh komunitas - Penulis: John Ma


Daftar isi


Pengantar

Komputer kuantum adalah mesin hebat yang dapat memecahkan persamaan kompleks jauh lebih cepat dibanding dengan komputer pada umumnya. Beberapa ahli memperkirakan komputer ini dapat membuka enkripsi dalam hitungan menit, sedangkan komputer saat ini sanggup menyelesaikannya dalam ribuan tahun. Sebagai akibatnya, kebanyakan infranstruktur keamanan digital saat ini bisa terancam — termasuk kriptografi yang mendasari Bitcoin dan mata uang kripto lainnya.

Artikel ini akan memperkenalkan perbedaan antara komputer kuantum dan komputer pada umumnya dan apa risiko yang dihadapi oleh mata uang kripto dan infrastruktur digital.


Kriptografi asimetris dan keamanan Internet

Kriptografi asimetris (juga dikenal dengan kriptografi public-key) adalah komponen penting dalam ekosistem mata uang kripto dan kebanyakan insfrastruktur Internet. Kriptografi ini bergantung pada pasangan kunci untuk mengenkripsi dan mendekripsi informasi - public key untuk mengenkripsi dan private key untuk mendekripsi. Sebaliknya, kriptografi kunci simetris hanya menggunakan satu kunci untuk mengenkripsi dan mendekripsi data.

Public key dapat dibagikan dengan bebas dan digunakan untuk mengenkripsi data yang kemudian hanya bisa didekripsi oleh private key yang sesuai. Ini untuk memastikan bahwa penerima yang dituju dapat mengakses informasi yang terenkripsi.

Salah satu manfaat utama kriptografi asimetris adalah kemampuan untuk bertukar informasi tanpa harus berbagi kunci di saluran yang tidak terpercaya. Tanpa kemampuan penting ini, keamanan informasi dasar di Internet tidak akan mungkin. Sulit membayangkan perbankan online, misalnya, tidak memiliki kemampuan untuk mengenkripsi informasi dengan aman di antara pihak-pihak yang tidak terpercaya.

Jika Anda tertarik membaca lebih lanjut mengenai topik ini, silakan menuju Enkripsi Simetris vs. Asimetris.

Beberapa keamanan kriptografi asimetris bergantung pada keadaan di mana algoritme yang menghasilkan pasangan kunci menyulitkan untuk menghitung private key dari public key, dan sangat mudah untuk menghitung public key dari private key. Dalam matematika, ini disebut fungsi pintu jebakan, karena mudah untuk menghitung dalam satu arah, tetapi sulit dari arah yang lain. 

Saat ini, sebagian besar algoritme yang digunakan untuk menghasilkan pasangan kunci didasarkan pada fungsi-fungsi matematika pintu jebakan. Fungsi pintu jebakan ini tidak diketahui dapat dipecahkan dalam jangka waktu berapa lama dengan komputer yang ada. Butuh waktu yang sangat lama bahkan untuk mesin yang paling kuat sekalipun untuk melakukan perhitungan ini. 

Namun, tidak lama lagi ini mungkin akan berubah dengan pengembangan sistem komputasi baru yang disebut dengan komputer kuantum. Untuk mengerti mengapa komputer kuantum sangat kuat, mari pertama-tama menguji bagaimana cara kerja komputer biasa. 


Komputer klasik

Komputer yang kita tahu saat ini dapat disebut komputer klasik. Artinya komputasi dilakukan dalam susunan berurutan - setelah satu tugas komputasi diselesaikan, barulah kemudian yang lainnya dimulai. Ini karena memori dalam komputer klasik harus mematuhi hukum fisika dan hanya dapat berstatus 0 atau 1 (mati atau hidup).

Dari berbagai metode perangkat keras dan perangkat lunak yang tersedia, ada yang memungkinkan komputer untuk memecah perhitungan yang rumit menjadi potongan-potongan kecil untuk mendapatkan efisiensi. Namun, dasarnya tetap sama. Satu tugas komputasi harus diselesaikan sebelum yang lain dapat dimulai.

Mari melihat contoh berikut ini, di mana sebuah komputer harus menebak kunci 4-bit. Setiap 4-bit bisa jadi 0 atau 1. Ada 16 kemungkinan kombinasi, seperti terlihat pada tabel:


Komputer klasik menebak kunci 4-bit dari 16 kemungkinan kombinasi


Komputer klasik harus menebak setiap kombinasi secara terpisah, satu per satu. Bayangkan jika kita memiliki sebuah gembok dengan 16 kunci tersedia. Setiap 16 kunci harus dicoba satu per satu. Jika yang pertama tidak dapat membuka gembok, yang selanjutnya boleh dicoba, begitu seterusnya sampai kunci yang tepat berhasil membuka gembok.

Namun, jika jumlah kunci bertambah, jumlah kemungkinan kombinasi juga bertambah secara eksponensial. Pada contoh di atas, menambahkan bit untuk meningkatkan panjang kunci menjadi 5 bit akan menghasilkan 32 kemungkinan kombinasi. Meningkatkannya menjadi 6 bit akan menghasilkan 64 kemungkinan kombinasi. Pada 256 bit, jumlah kemungkinan kombinasi akan mendekati jumlah atom di alam semesta.

Sebaliknya, kecepatan pemrosesan komputasi hanya tumbuh secara linear. Menggandakan kecepatan pemrosesan komputer menghasilkan hanya dua kali lipat dari jumlah tebakan yang dapat dilakukan dalam waktu tertentu. Dalam hal menebak, pertumbuhan eksponensial jauh melampaui kemajuan linier.

Diperkirakan butuh ribuan tahun bagi sistem komputasi klasik untuk menebak kunci 55-bit. Sebagai perbandingan, ukuran minimum yang disarankan untuk seed yang digunakan dalam Bitcoin adalah 128 bit, dengan banyak implementasi dompet menggunakan 256 bit.

Terlihat bahwa komputasi klasik bukanlah sebuah ancaman bagi enkripsi asimetrik yang digunakan oleh mata uang kripto dan infrastruktur Internet.

  

Komputer kuantum

Saat ini terdapat jenis komputer dalam proses awal pengembangan yang akan dengan mudah memecahkan masalah yang disebutkan sebelumnya - komputer kuantum. Komputer kuantum didasarkan pada prinsip-prinsip fundamental dalam teori mekanika kuantum, yang berkaitan dengan perilaku partikel subatomik.

Dalam komputer klasik, bit digunakan untuk mewakili informasi, dan bit berstatus 0 atau 1. Komputer kuantum bekerja dengan kuantum atau qubit. Satu qubit adalah unit dasar sebuah informasi dalam komputer kuantum. Sama seperti bit, qubit berstatus 0 atau 1. Namun, berkat kekhasan fenomena mekanika kuantum, keadaan qubit juga bisa 0 dan 1 sekaligus.

Ini mendorong dilakukannya penelitian dan pengembangan di bidang komputasi kuantum, universitas dan perusahaan swasta menginvestasikan waktu dan uang untuk menjajaki bidang baru yang menarik ini. Jika teori abstrak dan masalah teknik praktis dalam bidang ini dapat diatasi, maka ini akan menjadi pencapaian teknologi manusia yang luar biasa.

Sayangnya, efek samping dari komputer kuantum ini adalah bahwa algoritme yang membentuk dasar kriptografi asimetris akan menjadi gampang dipecahkan, secara fundamental akan merusak sistem yang ada di atasnya.

Mari kita lihat pemisalan memecahkan kunci 4-bit sekali lagi. Komputer 4-qubit secara teori akan mampu mengambil keenam belas status (kombinasi) secara sekaligus, dalam satu tugas komputasi. Kemungkinan untuk menemukan kunci yang tepat adalah 100% di saat komputasi dilakukan.


komputer kuantum menebak kunci 4-bit dari 16 kemungkinan kombinasi.


Kriptografi tahan kuantum

Kemunculan teknologi komputasi kuantum dapat merusak kriptografi yang mendasari hampir semua insfrastruktur digital modern, termasuk mata uang kripto.

Ini akan membawa risiko terhadap keamanan, operasi, dan komunikasi di seluruh dunia, mulai dari pemerintahan dan perusahaan multinasional sampai ke pengguna perorangan. Jadi, bukan sebuah kejutan lagi jika sejumlah besar penelitian diarahkan untuk menyelidiki dan mengembangkan tindakan pencegahan terhadap teknologi ini. Algoritme kriptografi yang diperkirakan akan aman terhadap ancaman komputer kuantum dikenal dengan algoritme tahan kuantum.

Pada level dasar, terlihat bahwa risiko yang muncul dari komputer kuantum dapat dimitigasi dengan kriptografi kunci simetris dengan cara memperpanjang kunci. Kriptografi bidang ini dulunya merupakan sampingan dari kriptografi kunci asimetris karena adanya masalah yang timbul dari pembagian secret key yang umum di seluruh saluran terbuka. Namun, masalah ini mungkin akan muncul kembali seiirng terus berkembangnya komputasi kuantum.

Masalah keamanan berbagi kunci yang umum di saluran terbuka mungkin juga akan mendapatkan solusinya dari kriptografi kuantum. Terdapat kemajuan dalam pegembangan tindakan pencegahan terhadap penyadapan. Penyadap dalam saluran bersama akan dapat dideteksi menggunakan prinsip yang sama dengan prinsip yang digunakan dalam pengembangan komputer kuantum. Dengan ini, akan memungkinkan untuk mengetahui apakah kunci simetrik bersama telah dibaca atau dirusak sebelumnya oleh pihak ketiga.

Terdapat penelitian lain yang sedang diinvestigasi untuk mengalahkan kemungkinan serangan berbasis kuantum. Ini akan melibatkan teknologi dasar seperti hashing untuk membuat pesan berukuran besar atau metode lain seperti kriptografi berbasis lattice. Semua penelitian ini bertujuan untuk menciptakan jenis enkripsi baru yang akan sulit dipecahkan oleh komputer kuantum.


Komputer Kuantum dan penambangan Bitcoin

Penambangan Bitcoin juga menggunakan kriptografi. Para penambang bersaing untuk memecahkan teka-teki kriptografi untuk mendapatkan upah blok. Jika satu penambang memiliki akses ke satu komputer kuantum, maka dia akan mendominasi jaringan. Ini akan mengurangi sifat desentralisasi jaringan dan berpotensi mengundang serangan 51%

Namun, menurut beberapa ahli, ini bukanlah ancaman yang datang mendadak. Application-Specific Integrated Circuits (ASICs) dapat mengurangi keefektifan serangan tersebut — setidaknya untuk masa mendatang. Juga, jika banyak penambang memiliki akses ke komputer kuantum, risiko terhadap serangan ini akan berkurang secara signifikan.

 

Penutup

Pengembangan komputasi kuantum dan ancaman yang muncul terhadap implementasi enkripsi asimetris saat ini kelihatnnya hanya menunggu waktu. Namun, ini bukan masalah yang harus dikhawatirkan sekarang - ada rintangan teoretis dan teknis raksasa yang harus diatasi sebelum itu terjadi.

Karena ini melibatkan keamanan informasi, sangat masuk akal untuk mulai mempersiapkan semuanya terhadap serangan di masa depan. Untungnya, ada banyak penelitian yang dilakukan untuk mendapatkan solusi potensial yang dapat digunakan oleh sistem yang ada. Secara teori, solusi ini akan membuat infrastruktur penting kita di masa depan tahan terhadap ancaman komputer kuantum.

Standar tahan kuantum dapat didistribusikan ke publik yang lebih luas dengan cara yang sama seperti enkripsi end-to-end diluncurkan melalui browser dan aplikasi pesan yang terkenal. Setelah standar ini diselesaikan, ekosistem mata uang kripto dapat mengintegrasikan pertahanan sekuat mungkin terhadap serangan dengan relatif mudah.