Quantum internet: de volgende revolutie in digitale communicatie

• Auteur:
• auteursnaam

  Quantumrun-prognose
• 19 juli 2022

Samenvatting inzicht

Hoewel het internet de samenleving heeft getransformeerd, wordt het geconfronteerd met beveiligingsproblemen, waardoor onderzoek naar het kwantuminternet wordt gestimuleerd. Kwantumsystemen maken gebruik van qubits, die de verwerking van informatie op een fundamenteel andere manier mogelijk maken, wat unieke uitdagingen en kansen met zich meebrengt. Recente doorbraken in het stabiliseren van kwantumtoestanden openen deuren voor kwantumversleuteling en beloven verbeterde gegevensbeveiliging, snellere gegevensoverdracht en transformerende effecten in alle sectoren.

Quantum internetcontext

Hoewel internet een revolutie teweeg heeft gebracht in de moderne samenleving, blijft het vol met beveiligingsproblemen die digitale ecosystemen en kritieke openbare infrastructuur in gevaar brengen. Om deze zwakke punten aan te pakken, onderzoeken onderzoekers nu de mogelijkheden die een kwantuminternet biedt, dat mogelijk sneller werkelijkheid wordt dan eerder werd voorspeld.

Traditionele computersystemen voeren instructies uit volgens bits (of binaire cijfers) met een enkele waarde van 0 of 1. Bits zijn ook de kleinst mogelijke gegevenseenheid die door computers wordt gebruikt. Quantumsystemen hebben de uitvoering van instructies naar een hoger niveau getild door bits te verwerken die vergelijkbaar zijn met traditionele computers, maar ook door gebruik te maken van qubits, waardoor het nullen en enen tegelijk kan verwerken. Deze qubits bestaan ​​in fragiele kwantumtoestanden, die moeilijk in een stabiele vorm te houden waren en een uitdaging vormen voor kwantumcomputeronderzoekers. 

In 2021 slaagden onderzoekers van het Japanse conglomeraat Toshiba er echter in om de omgeving binnen glasvezelkabels over een afstand van 600 kilometer te stabiliseren door ruisonderdrukkende golven langs de glasvezellijnen te sturen. In China ontwikkelen onderzoekers een op satellieten gebaseerde methode om een ​​geïntegreerd ruimte-naar-grond-kwantumcommunicatienetwerk te ontwikkelen dat zich over een afstand van 4,600 kilometer uitstrekt – het grootste in zijn soort.

Deze ontwikkelingen hebben de deur geopend voor op kwantum gebaseerde encryptie in een kwantuminternet. Dienovereenkomstig maken de natuurwetten die betrokken zijn bij Quantum Key Distribution (QKD) het onmogelijk om ze te hacken, omdat elke interactie ermee de verstrengelde toestanden van de betrokken deeltjes zou veranderen, waardoor het systeem zou worden gewaarschuwd dat iemand met hen interactie had gehad. Ook driewegverstrengeling is met succes gedemonstreerd, waardoor drie gebruikers geheime informatie in een hecht netwerk kunnen delen.

Disruptieve impact 

Kwantumcommunicatie houdt de belofte in van het beschermen van de meest kritische gegevens voor overheden en organisaties. In de nationale veiligheid wordt dit een onmisbaar instrument, omdat het ervoor zorgt dat geheime informatie, militaire communicatie en kritieke infrastructuurgegevens veilig blijven tegen cyberdreigingen. Dit verhoogde beveiligingsniveau biedt een schild tegen mogelijke aanvallen van kwantumcomputers die traditionele cryptografische systemen in gevaar kunnen brengen.

Bovendien kan quantum-internet de overdracht van grote hoeveelheden gegevens over lange afstanden vergemakkelijken, wat exponentiële verbeteringen in de netwerkverwerkingssnelheden belooft. In de financiële sector kunnen hoogfrequente handel en realtime marktanalyse handelaren in staat stellen in een fractie van een seconde beslissingen te nemen. Ondertussen kunnen astronomen realtime gegevens ontvangen van telescopen over de hele wereld, wat leidt tot een dieper inzicht in de kosmos, terwijl deeltjesfysici zonder vertraging enorme datasets kunnen analyseren die zijn gegenereerd door deeltjesversnellers, waardoor het tempo van wetenschappelijke ontdekkingen wordt versneld.

Er moet echter ook rekening worden gehouden met de potentiële beveiligingsuitdagingen die kwantumapparaten en -netwerken met zich meebrengen. Kwantumcomputers hebben met hun ongeëvenaarde verwerkingssnelheden en rekenkracht het vermogen om traditionele cryptografische systemen te kraken die ten grondslag liggen aan de veiligheid van de huidige digitale wereld. Om dit aan te pakken zullen overheden, organisaties en bedrijven mogelijk moeten investeren in post-kwantumcryptografie. De transitie naar kwantumveilige encryptie is geen eenvoudige taak, omdat het gepaard gaat met het updaten van de gehele digitale infrastructuur.

Implicaties van kwantumverwerking binnen de communicatie-industrie 

Bredere implicaties van het algemeen beschikbaar worden van een kwantuminternet kunnen zijn:

• Overheden en bedrijven investeren substantieel in de ontwikkeling en het onderhoud van kwantumnetwerken en -technologieën, waarvoor aanzienlijke financiële middelen en strategische planning nodig zijn.
• Het geopolitieke landschap verandert terwijl landen ernaar streven hun eigen kwantuminternetinfrastructuur te beveiligen, wat leidt tot meer internationale concurrentie en samenwerking op het gebied van kwantumtechnologie.
• Individuen en organisaties krijgen toegang tot zeer veilige en private communicatiemiddelen, waardoor vertrouwelijke uitwisselingen mogelijk worden, maar ook zorgen ontstaan ​​over het mogelijke misbruik van dergelijke technologie voor illegale doeleinden.
• De gezondheidszorgsector ervaart vooruitgang op het gebied van medisch onderzoek, de ontdekking van geneesmiddelen en gepersonaliseerde geneeskunde.
• Nieuwe werkgelegenheid op het gebied van kwantumtechnologie, waardoor de vraag naar geschoolde professionals op het gebied van kwantumcomputing, cryptografie en netwerkbeveiliging toeneemt.
• De energiebehoeften van kwantumapparaten en -netwerken hebben een impact op het elektriciteitsverbruik en vereisen de ontwikkeling van energie-efficiënte kwantumtechnologieën.
• Meer internationale samenwerking op het gebied van kwantumonderzoek en -standaarden die compatibiliteit en veiligheid garanderen in een mondiaal verbonden kwantuminternet.

Vragen om te overwegen

• Hoe denk je anders dat het kwantuminternet en particuliere kwantumcommunicatienetwerken het publiek ten goede zullen komen? Of particuliere sector?
• Gelooft u dat klassieke, bitgebaseerde computers zullen blijven bestaan, zelfs als op kwantum gebaseerde technologieën deze zullen vervangen? Of zullen de twee rekenmethoden in evenwicht bestaan, afhankelijk van hun sterke en zwakke punten?