Para ilmuwan di Jerman menguji jaringan kuantum besar untuk Internet Kuantum masa depan
Para ilmuwan di Jerman telah berhasil menunjukkan jaringan komunikasi kuantum berukuran rekor menggunakan infrastruktur yang ada, terobosan yang dapat membawa koneksi 'super aman' untuk komputer kuantum.
Komunikasi kuantum adalah teknologi yang sedang berkembang yang menggunakan efek mekanika kuantum untuk pertukaran informasi.
Hal ini telah menarik perhatian yang signifikan dalam beberapa tahun terakhir karena potensinya dalam aplikasi di bidang seperti komputasi kuantum, transmisi data yang aman, dan jaringan sensor dengan presisi tinggi.
Hingga sekarang, jaringan kuantum hanya layak dilakukan dalam skala kecil, sekitar setengah dari pencapaian baru ini, atau dalam kondisi laboratorium yang ketat dengan peralatan pendingin berbiaya mahal.
Para peneliti di Toshiba Europe mengirim sinyal kuantum melalui jaringan serat optik komersial sepanjang 254 kilometer di Jerman, secara khusus antara Frankfurt dan Kehl.
Mereka menggunakan infrastruktur telekomunikasi yang sudah ada, serat tunggal standar yang digunakan untuk infrastruktur Internet saat ini.
“Semua penyebaran sebelumnya dari komunikasi kuantum melalui serat optik dibatasi untuk jarak yang jauh lebih pendek, sekitar setengah dari apa yang kami capai. Dan ini disebabkan oleh batasan mendasar dari teknologi sebelumnya,” Mirko Pittaluga, mantan Peneliti Senior di Toshiba Europe, mengatakan kepada iblogberitaNext.
"Eksperimen kami adalah implementasi dunia nyata pertama dari kelas protokol komunikasi kuantum yang kuat tertentu, yang disebut komunikasi kuantum koheren," tambahnya.
Apa itu komunikasi kuantum, dan mengapa kita membutuhkannya?
Perhitungan kuantum membawa potensi luar biasa dalam peningkatan performa untuk aplikasi bermanfaat seperti penemuan obat dan optimisasi, berkat pemrosesan canggihnya.
Tetapi kekuatan komputasi yang luar biasa besar ini juga dapat digunakan untuk merusak enkripsi tradisional.
Ketika kita menggunakan Internet hari ini untuk berkomunikasi secara online dengan seseorang di situs web atau melalui panggilan video, kunci enkripsi dengan pihak lawan dibuat.
“Metode keamanan komunikasi saat ini didasarkan pada masalah matematika yang dianggap cukup sulit untuk dipecahkan oleh komputer dan itu adalah asumsi yang sangat baik dengan komputer klasik.” Robert Woodward, yang memimpin Komunikasi Fibre-Quantum di Toshiba Europe, mengatakan kepada iblogberitaNext.
"Tapi di era kuantum, asumsi itu hilang dan sekarang komputer kuantum mampu menantang enkripsi yang kita gunakan hari ini," tambahnya.
Para ahli mengatakan, untuk teknologi seadvanced itu, kita perlu membangun sistem jaringan baru yang akan menawarkan keamanan dan perlindungan yang diperlukan di dunia pasca-kuantum.
"Keamanan dan privasi sebenarnya merupakan tulang punggung dari ekonomi digital kita dan sungguh-sungguh penting di masyarakat saat ini. Jadi kita perlu berkomunikasi dengan aman," kata Woodward.
Quantum memiliki kekuatan komputasi yang jauh lebih besar untuk tugas-tugas tertentu, namun juga memiliki potensi untuk menghancurkan cara kita berkomunikasi saat ini, tambahnya.
"Jadi apa yang kita lakukan dalam komunikasi kuantum adalah kita menggunakan kuantum sebagai teknologi untuk menyelesaikan masalah itu," katanya.
Tim Toshiba Eropa baru-baru ini melakukan eksperimen yang menunjukkan komunikasi ultra-aman dengan menggunakan foton tunggal cahaya, partikel cahaya tunggal.
"Karena penggunaan foton tunggal, kita secara efektif dapat membuka kotak alat baru dari mekanika kuantum dan dengan itu mencapai fungsi baru seperti komunikasi ultra-aman".
Saus rahasia
Pendekatan ini, yang bergantung pada pemeliharaan fase dari sinyal cahaya selama jarak yang sangat jauh, telah sulit dilakukan di luar laboratorium.
Hal ini juga memerlukan peralatan besar, kompleks, dan mahal, beberapa di antaranya harus didinginkan hampir mencapai absolut nol, atau minus 273 derajat Celsius.
"Tetapi dengan pendekatan kami, kami mengatasi semua tantangan ini menggunakan teknologi yang dapat ditingkatkan dan lebih sederhana, yang memungkinkan kami menerapkan protokol komunikasi kuantum terkini, yang disebut distribusi kunci kuantum lapangan kembar, yang sebenarnya adalah bumbu rahasia dari apa yang kami lakukan," kata Woodward.
Para peneliti mengatakan bahwa serat standar yang dirancang untuk data klasik ternyata cukup efektif dalam mentransmisikan sinyal kuantum, tetapi kerugian inheren perlu dikelola dengan tepat.
Alih-alih informasi mengalir dalam satu arah, seperti pada komunikasi kuantum konvensional, desain mereka memungkinkan kedua pengguna untuk mengirim sinyal kuantum ke node pusat di mana sinyal-sinyal tersebut digabungkan.
Pendekatan baru ini memungkinkan para peneliti untuk menggandakan jarak komunikasi dan mencapai area yang jauh lebih luas, sambil tetap menggunakan infrastruktur serat optik yang sudah ada.
Para peneliti membandingkan potensi komunikasi kuantum dengan dampak peralihan dari kabel tembaga dan komunikasi elektronik ke serat optik dan komunikasi optik.
“Yang paling mencolok tentang apa yang kita lakukan adalah bahwa kita melakukannya dengan teknologi yang sangat praktis dan skalabel, yang berarti bahwa potensialnya kita bisa menggandakan ini di masa depan berkali-kali dan menunjukkan bahwa secara mendasar, bentuk komunikasi yang sangat canggih ini sebenarnya kompatibel dengan lingkungan operasional dunia nyata,” kata Pittaluga.
"Dan kami benar-benar berpikir bahwa ini adalah langkah signifikan maju untuk jaringan kuantum praktis dan skala besar," tambahnya.
Sementara Internet kuantum telah banyak dipuji sebagai revolusi berikutnya dalam komunitas penelitian, terobosan ini dalam jaringan kuantum praktis dan skala besar lebih seperti blok bangunan menuju Internet kuantum, tim peneliti menjelaskan.
“Kita belum mencapai momen untuk penyebaran yang serupa dengan Internet saat ini,” kata Pittaluga.
“Kami telah menerapkan jaringan kuantum. Jadi, jaringan yang memiliki kemampuan untuk mendistribusikan informasi kuantum. Dan ketika saya memikirkan tentang jika kita terus mengembangkan kemampuan ini dalam menerapkan jaringan kuantum, pada akhirnya kita akan membangun Internet Kuantum yang sangat besar,” dia menambahkan.
Banyak negara bersaing untuk membangun jaringan kuantum dan sedang melakukan investasi besar-besaran, dengan China menjadi salah satu pemimpin, menurut para ahli.
Komisi Eropa bertujuan untuk mengembangkan jaringan kuantum di seluruh UE melalui Inisiatif Infrastruktur Komunikasi Kuantum Eropa (EuroQCI).
Pada tahun 2021, EuroQCI ditetapkan sebagai prioritas strategis, dan negara-negara anggota saat ini sedang bekerja untuk mengembangkan dan mendeploy tautan distribusi kunci kuantum (QKD), cara yang sangat aman untuk menukar kunci enkripsi.
Menurut Petrus EuroQCI, konsorsium yang didanai oleh Uni Eropa untuk mengawasi proyek infrastruktur komunikasi kuantum nasional di seluruh benua, tujuannya adalah untuk memiliki infrastruktur komunikasi kuantum pan-Eropa yang beroperasi pada tahun 2027.
Untuk informasi lebih lanjut tentang cerita ini, tonton video di pemutar media di atas.
