Belanja online yang aman secara kuantum kini selangkah lebih dekat – Dunia Fisika

Belanja online yang aman secara kuantum kini selangkah lebih dekat – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 23 Januari 2024 9

Seseorang memegang kartu kredit di satu tangan dan mengetuk layar di tangan lainnya
(Sumber: iStock/Jay-Yuno)

Belanja online berkembang pesat selama pandemi, namun tetap rentan terhadap penipuan yang melibatkan pembeli dan penjual. Komunikasi kuantum, pada prinsipnya, dapat menambah lapisan keamanan lain, namun memverifikasi suatu transaksi dengan aman, dibandingkan sekadar mengomunikasikannya, memerlukan “tanda tangan” yang terdiri dari ribuan bit kuantum (qubit) untuk satu bit pesan.

Untuk sistem kuantum yang tidak sempurna dan berisik saat ini, hal tersebut merupakan batasan yang sangat tinggi, namun para peneliti di Universitas Nanjing, Universitas Renmin, dan Laboratorium Nasional Fisika Benda Terkondensasi di Beijing menemukan cara untuk menurunkannya. Dengan menggunakan teknik matematika yang disebut one-time universal hashing yang menghasilkan “kunci” aman yang lebih pendek, para peneliti secara signifikan mengurangi jumlah qubit yang diperlukan untuk memverifikasi transaksi e-commerce. Mereka juga mempertimbangkan berbagai kelemahan sumber yang realistis berdasarkan skema yang independen terhadap perangkat pengukuran yang digunakan, sehingga menghindari kebutuhan akan sinyal yang sempurna untuk mendistribusikan informasi.

Dari QKD ke QDS

Komunikasi kuantum bertumpu pada prinsip bahwa siapa pun yang mencoba mencegat pesan yang dikodekan dalam keadaan kuantum pasti akan mengganggu keadaan tersebut dengan cara yang mudah dideteksi. Prinsip ini sudah digunakan dalam distribusi kunci kuantum (QKD), namun QKD sendiri tidak dapat menjamin keamanan e-commerce karena hanya menyediakan saluran komunikasi yang aman. Hal ini tidak menegakkan tujuan e-commerce penting lainnya seperti integritas, keaslian, atau non-penyangkalan (penolakan adalah saat salah satu pihak menolak kontrak).

Salah satu cara yang mungkin untuk memenuhi tujuan-tujuan lain ini melibatkan metode yang lebih kompleks yang dikenal sebagai keamanan digital kuantum (QDS). Metode ini menggunakan transmisi aman keadaan kuantum di QKD dan matematika teori informasi untuk menghasilkan kunci unik untuk menandatangani kontrak dan membayar.

Protokol yang sangat aman

Protokol QDS peneliti melibatkan tiga pihak: pedagang, klien, dan pihak ketiga (TP). Ini dimulai dengan pedagang menyiapkan dua rangkaian keadaan kuantum yang koheren, sementara klien dan TP menyiapkan masing-masing satu rangkaian keadaan koheren. Pedagang dan klien kemudian mengirimkan status melalui saluran kuantum aman ke perantara, yang melakukan pengukuran interferensi dan membagikan hasilnya kepada mereka. Proses yang sama terjadi antara merchant dan TP. Proses paralel ini memungkinkan pedagang menghasilkan dua kunci yang mereka gunakan untuk membuat tanda tangan kontrak melalui hashing universal satu kali.

Setelah ini terjadi, pedagang mengirimkan kontrak dan tanda tangan kepada klien. Jika klien setuju dengan kontrak, mereka menggunakan status kuantumnya untuk menghasilkan kunci dengan cara yang sama seperti pedagang dan mengirimkan kunci ini ke TP. Demikian pula, TP menghasilkan kunci dari keadaan kuantumnya setelah menerima kontrak dan tanda tangan. Baik klien maupun TP dapat memverifikasi tanda tangan dengan menghitung fungsi hash dan membandingkan hasilnya dengan tanda tangan. Pembayaran dapat dilakukan dari klien ke TP jika keduanya memverifikasi tanda tangan. Jika salah satu dari mereka tidak dapat memverifikasi tanda tangan, kontrak otomatis dibatalkan.

Pengecer kuantum

Para peneliti secara eksperimental memverifikasi protokol ini menggunakan serat optik sebagai saluran kuantum dan laser berdenyut yang dimodulasi dalam fase dan intensitas untuk menghasilkan keadaan kuantum untuk pembangkitan kunci. Untuk menghilangkan kebutuhan akan perangkat yang sempurna, mereka mengkarakterisasi sumber kelemahan sistem ini dan menggabungkan proses pembangkitan kunci dengan metode yang disebut perangkat pengukuran empat fase – QKD independen. Metode ini menggunakan fase pulsa optik pada pengukuran interferensi perantara untuk mendapatkan kunci yang aman meskipun perantara yang melakukan pengukuran tidak dapat dipercaya.

Untuk menguji fungsionalitas sistem, tim menggunakannya untuk menandatangani file yang berisi 428 kB data, yang kira-kira seukuran perjanjian pelanggan Amazon Web Services. Mereka mampu melakukan tanda tangan ini 0.82 kali per detik, dan sistem bekerja bahkan dengan jarak setara 100 km antara klien dan pedagang.

Anggota tim Hua-Lei Yin, pakar komunikasi kuantum di Renmin, mengatakan penelitian ini menunjukkan bahwa fitur non-penyangkalan dapat digunakan untuk melakukan e-commerce seefisien dan praktis seperti komunikasi pribadi. Langkah selanjutnya adalah mendemonstrasikan teknik ini dalam skenario praktis menggunakan jaringan kuantum metropolitan nyata. “Kami berharap dapat berkolaborasi dengan lebih banyak kelompok penelitian untuk lebih mengembangkan teknologi kuantum (termasuk teknik penguncian fase dan pelacakan fase dengan presisi tinggi) guna meningkatkan kecepatan dan jarak transmisi yang sesuai”, katanya. Dunia Fisika.

Qin Wang, seorang pakar IT dan jaringan di Universitas Pos dan Telekomunikasi Nanjing yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan skema e-commerce kuantum berdasarkan QDS menawarkan peningkatan keamanan dan kepraktisan dibandingkan dengan skema klasik yang serupa. Pencapaian terbesar tim ini, katanya, adalah memperluas QDS ke skenario yang berguna dalam e-commerce, sehingga menunjukkan potensi penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Namun, dia mengkritik pengaturan optik tipe Sagnac yang digunakan dalam demonstrasi eksperimental, yang menurutnya rentan terhadap peretasan tipe “kuda Troya”.

Penelitian ini dipublikasikan di Kemajuan ilmu pengetahuan.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika