Versi dokumen orisinal: QSig: exploring opportunities in quantum cryptography
Dipublikasikan pada tanggal 19 Januari 2024
Ditulis oleh Prof Alexander Russell
Terjemahan ke dalam 
Bahasa Indonesia oleh @andreassosilo
(Translated to Indonesian language by @andreassosilo)
QSig: menjelajahi peluang dalam kriptografi kuantum
Sebuah acara baru yang mempertemukan akademisi dan peneliti terkemuka untuk membangun pemahaman bersama di era baru komputasi
19 Januari 2024 | Prof Alexander Russell | bacaan 4 menit
Pada tanggal 26 Januari 2024, Universitas Edinburgh akan menjadi tuan rumah QSig – sebuah acara penelitian yang baru yang akan mengumpulkan para akademisi dan pakar industri untuk menjelajahi bidang ilmu komputer yang menarik dan berkembang. Acara ini, dengan peserta termasuk ilmuwan kepala IOG profesor Aggelos Kiayias dan Justin Drake dari Ethereum Foundation, akan berfokus pada aplikasi komputasi kuantum untuk kriptografi, ilmu blockchain, dan teknologi keuangan. QSig terinspirasi oleh penemuan-penemuan terbaru mengenai primitif kriptografi baru yang dimungkinkan khususnya oleh teknologi kuantum. Di antara aplikasi-aplikasi menarik lainnya, hal ini mengatasi tantangan-tantangan yang lama dalam desain dan keamanan blockchain.
Komputasi kuantum awalnya dikenal sebagai ilmu untuk mempelajari sistem kuantum kompleks melalui simulasi. Konsepnya adalah bahwa komputer kuantum akan mendukung ilmu simulasi kuantum, mirip dengan teori dan praktik simulasi klasik (non-kuantum) yang sangat sukses. Namun, terobosan yang tak terduga oleh Peter Shor pada tahun 1994 menetapkan bahwa komputasi kuantum – ketika akhirnya direalisasikan – akan memberikan daya ungkit luar biasa pada masalah komputasi klasik murni yang muncul dalam teori bilangan. Konsekuensi yang terkenal adalah bahwa komputer kuantum yang dapat diskalakan akan merusak banyak alat kriptografi yang ada saat ini, seperti enkripsi RSA dan tanda tangan DSA.
Sebuah sumber penelitian yang kaya
Penelitian selama beberapa dekade terakhir telah mengungkapkan hubungan antara komputasi kuantum dan kriptografi yang lebih kaya daripada yang diindikasikan oleh hasil awal ini. Sejumlah perkembangan terbaru dalam bidang protokol yang ditingkatkan oleh teknologi kuantum telah menunjukkan cara-cara baru dan menarik di mana teknologi keuangan dapat berpotensi mendapatkan manfaat dari teknologi kuantum.
Secara khusus, sekarang kita memahami bahwa ada primitif kriptografi alami yang secara sederhana tidak mungkin dibangun dalam pengaturan klasik, tetapi sangat dimungkinkan oleh komputasi kuantum. Di antara ini adalah skema distribusi kunci kuantum yang benar-benar aman, teknik enkripsi yang memungkinkan penerima untuk ‘membuktikan bahwa mereka telah menghapus sebuah ciphertext,’ dan skema tanda tangan satu kali dengan kunci privat yang ‘hancur sendiri’. Pentingnya mekanisme baru yang luar biasa ini adalah aspek fisika kuantum yang tidak intuitif tetapi fundamental, yang menyatakan bahwa, secara umum, keadaan kuantum tidak dapat disalin. Pada tingkat yang lebih abstrak, ‘teorema no-cloning’ ini mengartikulasikan perbedaan mencolok antara informasi klasik dan kuantum. Tindakan sederhana menyalin informasi, yang sepele dalam pengaturan klasik, dilarang oleh hukum fisika dasar yang mengatur keadaan kuantum.
Untuk menyoroti relevansi alat kriptografi baru ini dalam konteks ilmu blockchain, kita kembali ke contoh ketiga yang tercantum di atas – skema tanda tangan ‘one-shot’. Pada prinsipnya, skema tanda tangan kuantum ini secara komprehensif mengatasi ancaman yang sudah dipelajari dengan baik dari serangan jarak jauh dalam blockchain berbasis proof-of-stake dengan perangkat algoritma yang luar biasa. Setiap tindakan penandatanganan pesan menghancurkan kunci (kuantum) yang digunakan untuk menghasilkan tanda tangan (klasik), sementara secara bersamaan menghasilkan kunci (kuantum) yang baru untuk menandatangani pesan berikutnya. Selain itu, meskipun kunci baru dapat digunakan untuk tanda tangan di masa depan, kunci tersebut tidak dapat digunakan untuk memulihkan kunci lama. Pembaca (readers) akan mengenali ini sebagai realisasi ideal dari gagasan klasik tentang ‘keamanan ke depan,’ yang meminta evolusi periodik dari kunci (klasik) dengan persyaratan eksplisit bahwa kunci yang kedaluwarsa dihapus. Hal ini memastikan bahwa pesan lama tidak dapat direvisi dan ditandatangani bahkan jika kunci di masa depan terungkap. Dalam hal ini, tanda tangan ‘one-shot’ memanfaatkan teori informasi kuantum untuk menghasilkan tanda tangan yang aman ke depan yang tidak memerlukan asumsi penghapusan tambahan.
Eksplorasi dan optimisasi
Janji dari jenis alat kriptografi baru ini dirumitkan oleh jadwal pengembangan yang tidak terduga untuk komputasi kuantum dan komunikasi yang kuat dan dapat diskalakan. Meskipun terdapat kemajuan teknik yang mengesankan, kita dapat mengharapkan bahwa perangkat kuantum yang tersedia dalam waktu dekat akan menunjukkan trade-off yang rumit dalam hal ukuran memori, panjang komputasi, waktu penyimpanan, dan akurasi. Pertimbangan ini menuntut dimensi eksplorasi dan optimisasi yang lebih lanjut dari konstruksi kriptografi baru. Secara khusus, kekhawatiran efisiensi, khususnya yang terkait dengan aspek komputasi yang membutuhkan perangkat kuantum, kemungkinan akan memainkan peran yang lebih besar dalam menentukan kelayakan praktis. Dari perspektif ini, tanda tangan satu kali (one-shot) memiliki fitur lain yang luar biasa: sementara penandatanganan dan penyimpanan kunci memerlukan komputer kuantum, tanda tangan itu sendiri adalah pesan klasik yang dapat diverifikasi dengan cara yang sepenuhnya klasik.
Untuk menyimpulkan, QSig akan mengeksplorasi kekuatan kriptografi era kuantum, prospek dan tantangan yang dihadapi oleh perangkat kuantum jangka menengah, dan relevansi langsung dari ini terhadap ilmu blockchain dan teknologi keuangan. Tujuannya? Untuk berkontribusi pada penelitian masa depan yang pada akhirnya akan menyelesaikan pertanyaan terbuka yang tersisa sebelum teknologi keuangan yang ditingkatkan oleh kuantum menjadi kenyataan.
Acara QSig (disponsori oleh Input Output, Cardano Foundation, dan Ethereum Foundation) akan berlangsung pada tanggal 26 Januari 2024. Untuk informasi lebih lanjut tentang acara tersebut, Anda juga dapat menonton video terbaru dari Charles Hoskinson.