Chip kuantum baru memverifikasi perangkat kerasnya sendiri sambil menghasilkan nomor acak yang aman
Para peneliti di National University of Singapore telah mengembangkan chip penghasil bilangan acak kuantum yang dapat memverifikasi integritas perangkat kerasnya sendiri sambil menghasilkan angka acak, mengatasi tantangan keamanan yang sudah lama ada dalam sistem enkripsi digital. Nomor acak sangat penting untuk kunci enkripsi, transaksi aman, tanda tangan digital, dan aplikasi keamanan siber lainnya. Generator angka acak yang ada, termasuk versi kuantum, bergantung pada kepercayaan pengguna bahwa komponen perangkat keras mereka terus beroperasi sebagaimana mestinya. Jika suatu komponen mengalami penurunan atau dirusak, keluarannya dapat diprediksi tanpa terdeteksi. Chip baru ini dirancang untuk menghilangkan risiko tersebut dengan terus memeriksa apakah perangkat keras pengukurannya berfungsi seperti yang diharapkan selama pengoperasian. Tim peneliti, yang dipimpin oleh Associate Professor Charles Lim dari Departemen Teknik Elektro dan Komputer Universitas Nasional Singapura, mengatakan pendekatan ini dapat memperkuat keamanan di berbagai sektor mulai dari keuangan dan layanan kesehatan hingga kecerdasan buatan dan perangkat yang terhubung. Kepercayaan perangkat keras dihilangkan Sebagian besar generator bilangan acak kuantum beroperasi menggunakan apa yang para peneliti sebut sebagai model perangkat tepercaya. Dalam pendekatan ini, komponen seperti laser, modulator, dan detektor diasumsikan sesuai dengan spesifikasinya sepanjang masa pakainya. Chip baru ini malah menggunakan protokol yang tidak bergantung pada perangkat pengukuran. Artinya, pengguna hanya perlu memercayai sinyal cahaya kuantum yang masuk ke sistem, bukan detektor yang bertanggung jawab untuk mengukurnya. Selama pengoperasian, chip tersebut menghasilkan status cahaya kuantum yang diketahui dan membandingkan respons detektor terhadap prediksi dari teori kuantum. Jika hasilnya sesuai ekspektasi, sistem akan mengubah data menjadi angka acak tersertifikasi. Jika tidak, proses akan berhenti secara otomatis. “Unit pengukuran dalam generator bilangan acak kuantum secara tradisional sangat sulit untuk dikarakterisasi, sehingga keandalannya di dunia nyata sulit dijamin. Solusi kami menghilangkan kebutuhan untuk percaya bahwa unit ini beroperasi sebagaimana ditentukan selama penggunaan,” kata Associate Professor Charles Lim. Perangkat ini mengintegrasikan encoder sinyal dan detektor optik pada satu chip silikon yang diproduksi menggunakan proses wafer delapan inci yang biasa digunakan dalam produksi semikonduktor. Tidak seperti beberapa teknologi kuantum, teknologi ini beroperasi pada suhu kamar dan tidak memerlukan pendinginan kriogenik. Para peneliti juga mengatasi tantangan yang melibatkan modulator cahaya berbasis silikon. Menyesuaikan fase cahaya dapat mengubah kecerahannya secara tidak sengaja, sehingga berpotensi memengaruhi keamanan. Tim mengembangkan metode kontrol yang mengkompensasi efek ini dan menjaga kestabilan sinyal optik. Keamanan melebihi kecepatan Detektor chip mencapai efisiensi total sebesar 69,1 persen, melebihi persyaratan minimum protokol sebesar 67 persen. Pengujian juga menunjukkan bahwa sistem menghasilkan lebih banyak bit acak tersertifikasi daripada yang digunakan sebagai benih masukan, sehingga mengonfirmasi bahwa sistem menghasilkan keacakan baru. Para peneliti menggambarkan perangkat tersebut sebagai chip penghasil bilangan acak kuantum paling aman yang telah ditunjukkan sejauh ini. Analisis keamanannya mengasumsikan skenario terburuk di mana penyerang mungkin memiliki korelasi kuantum dengan detektor itu sendiri. Tingkat keamanan tersebut disertai dengan trade-off. Sistem eksperimental saat ini menghasilkan 64 bit per detik, jauh lebih lambat dibandingkan generator bilangan acak kuantum konvensional yang dapat melebihi 100 gigabit per detik. Tim yakin kinerja dapat meningkat secara signifikan melalui teknologi detektor yang lebih baik. Fotodioda laboratorium yang dikembangkan oleh para peneliti telah mencapai efisiensi 92,4 persen, dan simulasi menunjukkan bahwa versi chip masa depan dapat mencapai kecepatan data 68 megabit per detik. “Chip ini membuka jalan menuju integrasi generator bilangan acak kuantum pengujian mandiri yang praktis ke dalam sistem yang kompak dan aman,” tambah Assoc Prof Lim. Studi ini dipublikasikan di jurnal PRX Quantum.
Diterbitkan : 2026-06-09 20:55:00
sumber : interestingengineering.com
