Para peneliti telah menemukan metode untuk mengabaikan “teorema tanpa kloning” yang telah lama dianut dalam mekanika kuantum, yang secara efektif memungkinkan duplikasi informasi kuantum dalam kondisi tertentu. Terobosan ini, yang dipimpin oleh Achim Kempf di Universitas Waterloo, menunjukkan bahwa qubit – unit dasar komputasi kuantum – dapat dikloning, asalkan informasinya dienkripsi dengan kunci dekripsi sekali pakai.
Teorema Tanpa Kloning dan Batasannya
Selama beberapa dekade, teorema tanpa kloning telah menjadi landasan fisika kuantum. Pertama kali ditetapkan pada tahun 1980-an, teori ini menyatakan bahwa keadaan kuantum yang tidak diketahui tidak dapat disalin dengan sempurna. Segala upaya untuk mengukur dan mereplikasi informasi secara inheren menghancurkan sifat-sifat kuantum rapuh yang menjadikannya berharga. Prinsip ini mendasari banyak protokol enkripsi kuantum, memastikan data tidak dapat disadap dan diduplikasi tanpa terdeteksi.
Namun, tim Kempf menemukan solusinya: mengenkripsi informasi kuantum sebelum menyalinnya. Kunci enkripsi bersifat unik dan dapat dibuang, yang berarti hanya satu salinan qubit yang jelas dan tidak terenkripsi yang dapat ada pada waktu tertentu – menjaga kompatibilitas dengan maksud teorema aslinya.
Cara Kerja Kloning Terenkripsi
Penemuan ini berasal dari penyelidikan terhadap Wi-Fi kuantum, sebuah konsep yang sebelumnya dianggap mustahil karena teorema tanpa kloning. Tim menyadari bahwa fluktuasi acak (noise) dalam sistem bertindak sebagai mekanisme enkripsi alami, mengacak pesan asli sambil memungkinkan proses dekripsi yang dapat dibalik. Dengan sengaja mengeksploitasi gangguan ini, mereka merancang protokol untuk membuat banyak salinan terenkripsi.
Metode ini diuji pada komputer kuantum IBM Heron asli, dan berhasil menghasilkan ratusan klon terenkripsi dari qubit tunggal. Tim memperkirakan mereka dapat memproduksi lebih dari 1.000 sebelum tingkat kesalahan menjadi sangat tinggi.
Implikasi pada Komputasi dan Penyimpanan Kuantum
Terobosan ini memiliki implikasi signifikan terhadap penyimpanan dan komputasi cloud kuantum. Seperti yang dijelaskan Kempf, teknik ini mencerminkan sistem redundansi data tradisional seperti Dropbox, di mana file direplikasi di beberapa server untuk mencegah kehilangan data.
“Jika Anda mengirim file ke Dropbox, data Anda akan disimpan setidaknya tiga kali di tiga komputer berbeda yang terpisah secara geografis, sehingga jika salah satu komputer terkena kebakaran, yang lainnya terkena banjir, ada kemungkinan besar komputer ketiga akan selamat. Dulu ada anggapan bahwa Anda tidak dapat melakukan hal tersebut dengan informasi kuantum, karena Anda tidak dapat mengkloningnya. Namun apa yang kami tunjukkan adalah Anda dapat melakukannya.”
Benarkah Ini Kloning?
Beberapa ahli, seperti Aleks Kissinger di Universitas Oxford, berpendapat bahwa ini bukanlah kloning yang sebenarnya, melainkan redistribusi keadaan kuantum yang cerdas. Prosesnya tidak menghasilkan salinan yang identik dan independen; sebaliknya, ia menyebarkan informasi ke banyak pihak, dan hanya satu pihak yang mampu memulihkannya sepenuhnya.
Kempf mengakui perbedaan tersebut, menyebutnya sebagai “kloning terenkripsi” – sebuah penyempurnaan, bukan pelanggaran, dari teorema asli. Kesimpulan utamanya adalah meskipun duplikasi sempurna masih mustahil dilakukan, replikasi informasi kuantum yang aman kini terbukti dapat dicapai.
Penemuan ini menggarisbawahi perkembangan pemahaman mekanika kuantum dan penerapan praktisnya. Meskipun metode ini tidak melanggar hukum dasar fisika, metode ini memperluas kemungkinan untuk membangun sistem kuantum yang lebih kuat dan andal.
