Klooien met quantum: het kan nu bij QuTech

Communiceren via verstrengelde quantumnetwerken? Dat klinkt gecompliceerd. Maar zelfs dummies kunnen het nu. Nou ja, in een simulatieomgeving dan. En je moet je van tevoren wel goed inlezen. Anders waan je je Alice in Wonderland.

Alice is een van de figuren in een simulatie (serious game) op een nieuwe website van QuTech, het samenwerkingsverband tussen de TU Delft en TNO op gebied van quantumtechnologie. Een van de applicaties waarmee je kunt experimenteren op de site is Quantum Key Distribution, een techniek die onaftapbare communicatie belooft. In een simulatieomgeving kun je je verplaatsen in de fictieve figuren Alice en Bob, die berichtjes naar elkaar willen versturen over het internet van de toekomst zonder gehackt te worden.

QuTech gaat ervan uit dat de spannendste toepassingen niet worden ontdekt door een besloten groep academici, maar opborrelen vanuit een grote gemeenschap van wetenschappers, enthousiastelingen en hobbyisten. Hardware om simpele quantumberekeningen mee uit te voeren heeft QuTech al. (Een simpele computer van enkele qubits is ook al opengesteld voor het grote publiek, de Quantum Inspire. Lees daar hier meer over.) En het werkt aan software voor de quantumcomputers en het quantuminternet van de toekomst. Waar het echt nog aan schort is een gemeenschap van quantum-enthousiastelingen die kunnen meedenken en op elkaars ideeën voortborduren. Daar moet de Quantum Network Explorer, zoals de website heet, verandering in brengen.

Op de website kun je vooraf gebouwde netwerktoepassingen verkennen via een gebruiksvriendelijke interface. Een ander deel van de site is ingericht voor mensen die meer vertrouwd zijn met de technologie. Daar kun je naar hartenlust  aan het programmeren slaan.

‘Het is alsof we in de jaren vijftig zijn’

“Het quantuminternet staat in de kinderschoenen”, zegt Ingrid Romijn van QuTech. “Het is moeilijk te voorspellen hoe het zich zal ontwikkelen. Naar analogie met de huidige ICT is het alsof we ons in de jaren vijftig bevinden.”

Webtoepassingen (zoals streaming) en iets als het wereldwijde web had toen nog niemand op het netvlies. “Dit is waar het quantuminternet nu is. Maar er is een groot verschil: het is geen gesloten overheidsproject, maar een experiment dat we met de quantum network explorer voor iedereen toegankelijk willen maken.”

Wat we wel al weten is dat het toekomstige internet werkt met qubits. Deze rekeneenheden kunnen verstrengeld raken. Dat betekent dat als je de toestand van het ene bit meet, je daarmee gelijk de toestand van het andere bepaalt. Zelfs als ze mijlenver uit elkaar liggen. En dat brengt ons terug naar Alice.

Slimme koppen
Stel dat Alice een belangrijk bericht naar Bob wil sturen, dat door niemand onderschept mag worden, dan kan ze verstrengelde qubits gebruiken om een unieke encryptiesleutel te genereren. Als een hacker – met de naam Eve in de applicatie – probeert de sleutel te stelen, wordt dit onmiddellijk gedetecteerd.

Veiliger communicatie dus. Dat is de belofte. Maar er is nog veel meer mogelijk. Denk aan verbeterde kloksynchronisatie voor nog betere positiebepalingen van GPS en andere satellietsystemen en het met elkaar verbinden van quantum processoren voor het uitvoeren van extreem complexe berekeningen. Maar het echte wachten is op wat de slimme koppen, die losgaan op sites als de Quantum Network Explorer, bedenken.