‘Kwantuminternet op wereldschaal is mogelijk’

Een ultraveilig kwantuminternet op wereldwijde schaal is haalbaar. Dit beweren wetenschappers na een nieuw experiment, uitgevoerd tussen satellieten in een baan om de aarde en een station op de grond.

Deze netwerkverbinding heeft volgens kenners geheel andere eigenschappen dan het standaard huis-, tuin- en keukeninternet, zoals we dat vandaag de dag kennen. Via dit type netwerkverbinding wordt kwantuminformatie in de vorm van zogeheten qubits verstuurd. Unieke kwantumeigenschappen zouden het onmogelijk maken om informatie die via deze verbinding wordt verstuurd te onderscheppen.

Science Alert benadrukt dat de Quantum Key Distribution, ook wel bekend als de ‘QKD-methode’, naar gecodeerde gegevens verwijst. Deze zijn met behulp van de kracht van de kwantummechanica gecodeerd. De delicate aard van de technologie zorgt ervoor, dat iedere storing snel wordt gedetecteerd. QKD-communicatie kan hierdoor naar verluidt onmogelijk worden onderschept. Volgens de wetenschappers zou het hacken van een kwantummechanische boodschap zelfs leiden tot zelfvernietiging.

Onvoorwaardelijke beveiliging

“Space quantum communications is een veelbelovende manier om onvoorwaardelijke beveiliging te garanderen voor optische verbindingen tussen satellieten en stations op de grond, en satellieten onderling. Dit door kwantuminformatieprotocollen als QKD te gebruiken”, zegt Giuseppe Vallone. Hij is een van de onderzoekers, werkzaam aan de universiteit van Padua in Italië.

Vallone verwijst hier naar het experiment, waar verschillende zorgvuldig beheerde fotonen in impulsen van infraroodlicht werden uitgewisseld tussen Russische Glonass-satellieten en het Space Geodesy Center op aarde. Het centrum wordt beheerd door het Italiaanse ruimteagentschap. Het is naar eigen zeggen geen eenvoudige taak om deze signalen zonder verstoring of dataverlies zo’n 20.000 kilometer door de ruimte te versturen. Maar het onderzoek zou aantonen dat het wel degelijk mogelijk is.

Passieve retroreflectoren

Theoretisch gezien. Want het veilig houden van data over zo’n grote afstand blijkt in de praktijk toch iets lastiger dan gedacht. De “sleutel tot een succesvolle gegevensuitwisseling” zou hebben gelegen in het gebruik van passieve retroreflectoren. Deze waren ten tijde van het onderzoek op de satellieten gemonteerd om de lange afstandslichtsignalen intact te houden. Tevens ook een nieuw record, gezien een vorige recordafstand voor dit type kwantumcommunicatie tijdens het experiment werd overschreden met nog eens 15.000 kilometer extra.

Nu bevinden satellieten, zoals de Glonass-exemplaren, zich hoger in een baan om aarde dan andere. Dit betekent dat het door de afstand ook moeilijker is betrouwbare communicatielijnen op te zetten. Desondanks komen dit type satellieten wél regelmatig in het zicht van grondstations, waardoor volgens de onderzoekers mogelijk een onherleidbaar, wereldwijd kwantumnetwerk wordt geboden.

Militaire en civiele operaties

Mocht het wereldwijde kwantuminternet inderdaad mogelijk zijn, rest de vraag: waar gaan we dit voor gebruiken? Het zou een veilige uitbreiding kunnen worden voor een select gezelschap van apps en apparaten. Vallone: “Op satellieten gebaseerde technologieën maken een breed scala aan civiele, wetenschappelijke en militaire toepassingen mogelijk. Denk dan aan communicatie, navigatie en timing, teledetectie, meteorologie, verkenning, opsporing en redding, verkenning van de ruimte en astronomie. De kern van deze systemen is het veilig verzenden van informatie en gegevens van satellieten naar satellieten, naar grondstations op aarde. Bescherming van deze kanalen tegen een kwaadwillende tegenstander is daarom cruciaal voor zowel militaire als civiele operaties.”

Gerelateerd:  EU investeert 1 miljard euro in quantum computing