Versi aslinya dari cerita ini muncul di Majalah Kuanta.
Selama beberapa dekade terakhir, para peneliti telah memahami bahwa komputer kuantum pada akhirnya akan mampu melakukannya memecahkan kode yang banyak digunakan yang mengamankan sebagian besar dunia digital. Untuk melindungi diri dari nasib buruk ini, mereka telah menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk mengembangkan kode-kode baru yang tampak seperti itu aman dari safecracker masa depan dipersenjatai dengan komputer kuantum.
Pada saat yang sama, mereka juga telah merancang cara-cara yang cerdik untuk menggunakan aturan mekanika kuantum untuk menjaga komunikasi tetap aman. Namun mekanika kuantum, sama seperti mekanika “klasik” sebelumnya, hanyalah sebuah teori alam. Bagaimana jika teori tersebut akhirnya digantikan oleh teori yang lebih lengkap, seperti mekanika kuantum yang menggantikan fisika Newton seabad yang lalu? Akankah teknik komunikasi kuantum ini tetap aman di dunia yang memiliki seperangkat aturan yang lebih mendasar?
“Dalam hal protokol kriptografi ini, ada baiknya bersikap paranoid,” katanya Ravishankar Ramanathanseorang ahli teori informasi kuantum di Universitas Hong Kong yang bekerja di bidang kriptografi kuantum. “Mari kita coba meminimalkan asumsi di balik protokol ini. Anggaplah suatu saat nanti orang akan menyadari bahwa mekanika kuantum bukanlah teori alam yang paling mutakhir.”
Ini adalah kemungkinan yang patut dipertimbangkan. Sulitnya permasalahan yang ada—seperti menyelaraskan mekanika kuantum dan gravitasi—menunjukkan bahwa teori alam pasca-kuantum mungkin melibatkan sesuatu yang tidak terduga.
Untuk mencegah kemungkinan bahwa protokol mereka didasarkan pada asumsi yang salah, beberapa kriptografer kuantum mencari lebih banyak prinsip dasar untuk dikembangkan. Alih-alih memulai dari mekanika kuantum, mereka menggali lebih dalam hingga ke konsep kausalitas.
Sabotase Halus
Salah satu cara untuk memahami perkembangan di bidang ini adalah dengan mempertimbangkan distribusi kunci kuantum, yang melibatkan pemanfaatan aturan mekanika kuantum untuk meneruskan kunci—sesuatu yang dapat digunakan untuk memecahkan kode pesan rahasia—dengan cara yang tidak dapat dirusak secara diam-diam. Distribusi kunci kuantum memanfaatkan keterjeratan kuantum, yang mengunci dua partikel melalui salah satu propertinya, seperti putaran. Keterikatan kuantum mengandung sesuatu seperti kawat trip. Jika seseorang mencoba untuk mengacaukan keterjeratan tersebut—seperti yang akan mereka lakukan jika mereka mencoba mencuri kuncinya—intrusi tersebut akan menghancurkan keterjeratan tersebut, dan mengungkap adanya sabotase. Hal ini disebabkan oleh prinsip mekanika kuantum mendasar yang disebut “monogami keterjeratan”.
Namun bagaimana jika prinsip ini tidak lagi dipegang? Dalam kasus seperti itu, jika orang yang menyampaikan pesan tidak memiliki kendali penuh atas perangkat mereka, pihak luar berpotensi mengubah keterikatan partikel secara halus, sehingga mengganggu komunikasi tanpa meninggalkan jejak.
Proses ini disebut quantum jamming, dan upaya untuk memahaminya telah meningkat dalam beberapa tahun terakhir.
Bagi banyak ilmuwan, jamming merupakan hal yang menarik karena dapat membantu mereka lebih memahami mekanika kuantum serta sifat sebab dan akibat. Mereka bertanya-tanya: Adakah prinsip-prinsip mendalam yang melarang terjadinya kemacetan, sehingga menjadikannya mustahil? Atau, jika tidak ada prinsip yang melarang, apakah jamming bisa terjadi di dunia nyata?
Jim si Jammer
Michael Ecksteinseorang ahli fisika teoretis di Universitas Jagiellonian di Krakow, Polandia, suka mengilustrasikan jamming dengan sebuah cerita. Protagonisnya adalah karakter klasik dari penjelasan mekanika kuantum, Alice dan Bob.
“Misalkan Anda memiliki Alice dan Bob, dan mereka bertemu dengan seorang pesulap, Jim the Jammer,” kata Eckstein. “Pesulap berkata, ‘Saya punya dua bola; satu berwarna putih, dan satu lagi hitam.’”
Bola-bola tersebut menggantikan sepasang partikel yang terjerat. Jika dua partikel terjerat, maka keduanya memiliki sifat yang saling terhubung—jika Anda mengukur partikel pertama dan menemukan bahwa putarannya naik, misalnya, putaran partikel lainnya pasti akan turun, dan sebaliknya. Hal ini berlaku bahkan jika partikel lainnya berada di separuh alam semesta. Di sini bola-bola tersebut dihubungkan sedemikian rupa sehingga jika yang satu berwarna putih, yang lainnya akan selalu berwarna hitam.
Dalam kiasan klasik sulap panggung, Jim membiarkan penonton melihat bola ditempatkan ke dalam dua kotak, dicampur, dan diberikan kepada Alice dan Bob. Tidak ada seorang pun, pada saat ini, yang tahu bola mana yang ada di kotak mana.
Kemudian Alice dan Bob masuk ke dalam kapal roket yang terbang berlawanan arah dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Setelah beberapa saat, Alice membuka kotaknya, dan Bob membuka kotaknya. Namun sementara itu, Jim telah melakukan sebuah trik, dan bolanya telah berubah.
Pada awalnya, baik Alice maupun Bob tidak menyadari campur tangan Jim. Masing-masing mengharapkan memiliki peluang 50 persen untuk melihat bola putih atau hitam, dan ketika masing-masing membuka kotaknya, bola tersebut berwarna putih atau hitam. Tidak ada yang dilakukan Jim yang dapat mengubah hal itu.
Namun, ketika Alice dan Bob bertemu kembali di Bumi, trik si penyihir terungkap. Ketika Alice dan Bob membandingkan pengukuran mereka, mereka menemukan bahwa warna bolanya sama. Jim telah mengubah sifat keterikatan bola—dari warna yang berlawanan menjadi pasangan yang sempurna.
Itulah ide dasarnya, meski kenyataannya proses quantum jamming sedikit lebih rumit.
Pada pertengahan tahun 1990-an, Jacob Grunhaus, Sandu Popescu, dan Daniel Rohrlich mengeksplorasi sejauh mana sebuah teori dapat melampaui aturan mekanika kuantum sambil tetap menghormati prinsip inti Einstein: Anda tidak dapat mengirimkan informasi lebih cepat dari kecepatan cahaya. Eksperimen pemikiran Einstein pada pertengahan abad menunjukkan bahwa tanpa prinsip “tidak ada sinyal” ini, gagasan tentang sebab dan akibat akan mulai kacau. Sejak itu, prinsip tanpa sinyal telah menjadi asumsi inti ketika fisikawan mempertimbangkan apa yang mungkin ada di luar mekanika kuantum. “Saat kami bekerja di fondasi kuantum, yang kami anggap sangat serius adalah prinsip tanpa sinyal,” katanya Mirjam Weilenmann dari lembaga penelitian nasional Perancis Inria.
Grunhaus, Popescu, dan Rohrlich membayangkan kemacetan sebagai semacam keterikatan super yang dapat mengganggu partikel yang terjerat. Sama seperti Anda dapat menggunakan alat pengukur untuk menentukan nasib partikel yang terjerat jauh, Anda juga dapat menggunakan perangkat pengacau hipotetis untuk mengubah korelasi antara sepasang partikel yang terjerat jauh. Jika prosedur jamming ini mematuhi beberapa aturan utama, beberapa fisikawan berpendapat, prosedur ini akan secara diam-diam mengganggu keterikatan kuantum tanpa mengganggu hubungan sebab akibat.
Gagasan tentang gangguan kuantum sangat aneh sehingga pada awalnya para fisikawan tidak tahu persis apa yang harus dilakukan terhadapnya. “Kami menulis makalah itu dan itulah akhirnya,” Popescu dikatakan.
Sebab dan Akibat
Dua puluh tahun kemudian, adalah waktu yang tepat untuk mengeksplorasinya lebih jauh.
Kriptografi kuantum telah berkembang, seiring dengan berkembangnya komputer kuantum dari ide teoretis ke eksperimen di dunia nyata. Pada dekade pertama tahun 2000an, beberapa kelompok dikembangkan distribusi kunci kuantum yang tidak bergantung pada perangkat, prosedur kriptografi kuantum yang bergantung pada monogami keterjeratan.
Pada tahun 2016, Ramanathan dan Paweł Horodecki sedang memikirkan protokol ini ketika mereka menemukan makalah karya Grunhaus, Popescu, dan Rohrlich. “Kami mulai menyadari bahwa sifat monogami ini, yang menjadi dasar semua kriptografi yang tidak bergantung pada perangkat, benar-benar gagal setelah Anda mulai membiarkan jenis korelasi gangguan ini,” kata Ramanathan.
Tak lama kemudian, jamming menjadi topik diskusi yang hangat. Banyak peneliti merasa eksperimen pemikiran ini kehilangan sesuatu yang penting: Meskipun jamming tidak dapat digunakan untuk mengirim sinyal lebih cepat dari cahaya, mempengaruhi keadaan partikel kuantum yang jauh masih terasa seperti “aksi seram dari jarak jauh” yang telah lama menyiksa Einstein.
Namun bagi beberapa peneliti, ketidaknyamanan yang ditimbulkan oleh gangguan kuantum menginspirasi ide-ide baru. “Saya melihatnya sebagai alat untuk mencoba membantu mengasah intuisi kita tentang definisi sebab-akibat yang tepat,” kata Roger Colbeckyang mengusulkan salah satu protokol pertama untuk kriptografi yang tidak bergantung pada perangkat dalam tesis doktoralnya pada tahun 2006.
Sekarang di King’s College London, Colbeck bekerja dengan V. Vilasini di pusat penelitian Inria di Universitas Grenoble Alpes untuk menggolongkan cara kerja sebab dan akibat dalam teori yang berbeda. Bagi mereka, jamming berfungsi sebagai edge case yang berguna. Mereka mencari prinsip fundamental lain, seperti prinsip tanpa sinyal, yang menjelaskan aturan mana yang dilanggar.
Kelompok Ramanathan dan Horodecki menanggapi pekerjaan ini, dan juga yang baru-baru ini kertas oleh Weilenmann, dalam a pracetak pada bulan Desember 2025 mereka menulis surat kepada Eckstein, Tomasz Miller, dan ayah Paweł Horodecki, Ryszard. Kini, para peneliti sedang berdiskusi, mencoba memperjelas istilah-istilah, memperbaiki kesalahpahaman, dan mencari prinsip dasar di balik teori fisika.
“Bagi saya itu pertanyaan yang paling menarik,” kata Eckstein. “Apakah ada fisika baru di baliknya? Bisakah fisika memasukkan fenomena seperti itu?”
Cerita asli dicetak ulang dengan izin dari Majalah Kuantasebuah publikasi independen secara editorial dari Yayasan Simons yang misinya adalah untuk meningkatkan pemahaman masyarakat terhadap sains dengan meliput perkembangan dan tren penelitian di bidang matematika serta ilmu fisika dan kehidupan.
