Wetenschap

Versleutelen met lichtdeeltjes

Quantumcryptografie. Voor de leek klinkt het als sciencefiction, maar onderzoekers van het Cambridge-lab van Toshiba verwachten de eerste commerciële toepassing al over drie jaar.

Maar wanneer kunnen geheime sleutels middels quantumcryptografie helemaal naar de andere kant van de oceaan verzonden worden?

,,Fascinerend dat onze greep op quantumsystemen al zo groot is dat we de bijzondere eigenschappen van de quantummechanica kunnen gebruiken om op een fundamenteel nieuwe manier informatie te verzenden en te verwerken”, zegt Lieven Vandersypen, onderzoeker bij de sectie quantum transport (nanoscience, TNW).

Cryptografie is het geheimschrift van deze tijd. Wie gevoelige informatie digitaal verzendt en wil voorkomen dat buitenstaanders meelezen, kan de informatie ‘versleutelen’. Alleen zender en ontvanger beschikken hierbij over de geheime sleutels om de informatie te coderen en decoderen. Hoe lastiger de codes te kraken zijn, hoe beter % en daarom is cryptografie een vorm van beveiliging die steeds verder wordt verfijnd. Je kunt het vergelijken met een wapenwedloop.

De Britse onderzoekers coderen stukjes info op fotonen (lichtdeeltjes), die over een optische fiber verbinding van (en daar zit de ‘doorbraak’) honderd kilometer succesvol werden verzonden. Zo kun je de geheime sleutels veilig verzenden. Door bijzondere eigenschappen van de lichtdeeltjes is ongemerkt luistervinken niet mogelijk. Met andere woorden: door de wetten van de quantummechanica is de code ‘gegarandeerd’ onkraakbaar.

Er zijn al eerder succesvol vergelijkbare experimenten uitgevoerd, vertelt Vandersypen. ,,De laatste keer was over een afstand van tachtig kilometer, als ik me niet vergis. Wat me wel opvalt is dat deze onderzoeksgroep een groot bedrijf achter zich heeft: Hitachi.” Maar ook deze onderzoekers stootten op de beperking dat de technologie slechts werkt over onafgebroken, relatief korte (tachtig, honderd kilometer) fibre optic-kabels.

Sinds de jaren tachtig hebben verschillende onderzoeksgroepen vooruitgang geboekt bij het realiseren van quantumcryptografiesystemen. De groep van Nicolas Gisin aan de Universiteit van Geneve werkt bijvoorbeeld met transmissie via optische fibers, en de groep van Richard Hughes in het Los Alamos National Laboratory in New Mexico met transmissie door de lucht. Vandersypen: ,,Met transmissie door de lucht kun je in principe ook naar een satelliet geheime sleutels doorsturen. Satellieten reiken uiteraard over een heel groot gebied, en dan heb je dus niet meer die beperking van ongeveer honderd kilometer.”

De sectie quantum transport van nanoscience houdt zich bezig met het nauw aan quantumcryptografie verwante quantum computing. Vandersype: ,,Het zou erg nuttig zijn om quantumcomputers en cryptografiesystemen met elkaar te integreren, waarbij de

quantumcomputer zou functioneren als een ‘quantum repeater station‘, om de signalen te versterken en dus over grotere afstanden secret keys te kunnen overbrengen. In tegenstelling tot quantumcryptografiesystemen staan quantumcomputers nog wel heel ver weg van de praktijk, al zijn er wel al erg mooie laboratoriumexperimenten uitgevoerd, onder meer in Delft. Tenzij quantum repeater stations ingeschakeld kunnen worden, zijn de afstanden waarover fiber quantum cryptography gebruikt kan worden beperkt. Maar als je me zou vragen of ik in deze technologie zou willen investeren: een beetje risicokapitaal toch wel, misschien.”

http://www.idquantique.com/ . .

Quantumcryptografie. Voor de leek klinkt het als sciencefiction, maar onderzoekers van het Cambridge-lab van Toshiba verwachten de eerste commerciële toepassing al over drie jaar. Maar wanneer kunnen geheime sleutels middels quantumcryptografie helemaal naar de andere kant van de oceaan verzonden worden?

,,Fascinerend dat onze greep op quantumsystemen al zo groot is dat we de bijzondere eigenschappen van de quantummechanica kunnen gebruiken om op een fundamenteel nieuwe manier informatie te verzenden en te verwerken”, zegt Lieven Vandersypen, onderzoeker bij de sectie quantum transport (nanoscience, TNW).

Cryptografie is het geheimschrift van deze tijd. Wie gevoelige informatie digitaal verzendt en wil voorkomen dat buitenstaanders meelezen, kan de informatie ‘versleutelen’. Alleen zender en ontvanger beschikken hierbij over de geheime sleutels om de informatie te coderen en decoderen. Hoe lastiger de codes te kraken zijn, hoe beter % en daarom is cryptografie een vorm van beveiliging die steeds verder wordt verfijnd. Je kunt het vergelijken met een wapenwedloop.

De Britse onderzoekers coderen stukjes info op fotonen (lichtdeeltjes), die over een optische fiber verbinding van (en daar zit de ‘doorbraak’) honderd kilometer succesvol werden verzonden. Zo kun je de geheime sleutels veilig verzenden. Door bijzondere eigenschappen van de lichtdeeltjes is ongemerkt luistervinken niet mogelijk. Met andere woorden: door de wetten van de quantummechanica is de code ‘gegarandeerd’ onkraakbaar.

Er zijn al eerder succesvol vergelijkbare experimenten uitgevoerd, vertelt Vandersypen. ,,De laatste keer was over een afstand van tachtig kilometer, als ik me niet vergis. Wat me wel opvalt is dat deze onderzoeksgroep een groot bedrijf achter zich heeft: Hitachi.” Maar ook deze onderzoekers stootten op de beperking dat de technologie slechts werkt over onafgebroken, relatief korte (tachtig, honderd kilometer) fibre optic-kabels.

Sinds de jaren tachtig hebben verschillende onderzoeksgroepen vooruitgang geboekt bij het realiseren van quantumcryptografiesystemen. De groep van Nicolas Gisin aan de Universiteit van Geneve werkt bijvoorbeeld met transmissie via optische fibers, en de groep van Richard Hughes in het Los Alamos National Laboratory in New Mexico met transmissie door de lucht. Vandersypen: ,,Met transmissie door de lucht kun je in principe ook naar een satelliet geheime sleutels doorsturen. Satellieten reiken uiteraard over een heel groot gebied, en dan heb je dus niet meer die beperking van ongeveer honderd kilometer.”

De sectie quantum transport van nanoscience houdt zich bezig met het nauw aan quantumcryptografie verwante quantum computing. Vandersype: ,,Het zou erg nuttig zijn om quantumcomputers en cryptografiesystemen met elkaar te integreren, waarbij de

quantumcomputer zou functioneren als een ‘quantum repeater station‘, om de signalen te versterken en dus over grotere afstanden secret keys te kunnen overbrengen. In tegenstelling tot quantumcryptografiesystemen staan quantumcomputers nog wel heel ver weg van de praktijk, al zijn er wel al erg mooie laboratoriumexperimenten uitgevoerd, onder meer in Delft. Tenzij quantum repeater stations ingeschakeld kunnen worden, zijn de afstanden waarover fiber quantum cryptography gebruikt kan worden beperkt. Maar als je me zou vragen of ik in deze technologie zou willen investeren: een beetje risicokapitaal toch wel, misschien.”

http://www.idquantique.com/ . .

Redacteur Redactie

Heb je een vraag of opmerking over dit artikel?

delta@tudelft.nl

Comments are closed.