Para peneliti di Fakultas Fisika Universitas Warsawa telah mengembangkan sistem baru untuk distribusi kunci kuantum (QKD) yang memanfaatkan efek Talbot temporal. Sistem ini dirancang untuk meningkatkan keamanan transmisi informasi di tengah meningkatnya ancaman siber.
Pendekatan inovatif ini menggunakan pengkodean berdimensi tinggi (high-dimensional encoding), yang terinspirasi oleh efek Talbot temporal, sebuah fenomena optik yang pertama kali dijelaskan pada tahun 1836. Berbeda dengan protokol QKD biner tradisional yang hanya dapat mengkodekan 1 bit per foton, kriptografi berdimensi tinggi (HD-QKD) menawarkan efisiensi informasi yang lebih tinggi dan ketahanan yang lebih baik terhadap noise. Dr. Michał Karpiński, kepala Laboratorium Fotonik Kuantum di Universitas Warsawa, menjelaskan bahwa penelitian mereka berfokus pada penggunaan foton tunggal untuk membuat kunci kriptografi yang aman, dengan mengeksplorasi keadaan kuantum yang lebih kompleks yang dapat mewakili beberapa nilai.
Tim peneliti berhasil merekayasa sistem QKD empat dimensi eksperimental menggunakan komponen komersial. Keunggulan utama dari sistem ini adalah kemampuannya untuk mendeteksi superposisi beberapa pulsa hanya dengan satu detektor foton, yang secara signifikan mengurangi kompleksitas dan biaya sistem pengukuran dibandingkan metode tradisional yang memerlukan jaringan interferometer yang kompleks dan kalibrasi yang memakan waktu. Metode baru ini juga menghindari kebutuhan kalibrasi penerima yang terpisah.
Meskipun metode baru ini menunjukkan tingkat kesalahan pengukuran yang relatif tinggi, hal ini tidak menghalangi fungsionalitas QKD, seperti yang dikonfirmasi oleh para peneliti bekerja sama dengan ahli teori kriptografi kuantum. Keuntungan signifikan lainnya adalah kemampuan untuk mendeteksi superposisi 2D dan 4D tanpa perubahan perangkat keras atau stabilisasi penerima. Keamanan sistem telah diuji pada serat optik laboratorium dan infrastruktur serat Universitas Warsawa sepanjang beberapa kilometer, menunjukkan efisiensi informasi yang lebih tinggi dari pengkodean berdimensi tinggi.
Untuk mengatasi kerentanan keamanan teoretis yang melekat pada protokol QKD, tim peneliti berkolaborasi dengan kelompok riset Italia dan Jerman. Modifikasi pada penerima dikembangkan untuk mengumpulkan lebih banyak data, sehingga menghilangkan cacat keamanan. Bukti keamanan protokol baru telah dipublikasikan di Physical Review Applied. Kemajuan ini merupakan langkah penting menuju implementasi praktis kriptografi kuantum, yang berpotensi memperkuat keamanan transmisi data di lingkungan perkotaan dan sejalan dengan upaya global untuk menciptakan jaringan yang aman di era komputasi kuantum.