Kwantumcomputers zijn cadeau voor cybercriminelen

Dankzij kwantumtechnologie staan cybercriminelen mogelijk gouden tijden te wachten. Buitgemaakte gegevens die nu nog versleuteld zijn, zullen over een paar jaar zijn in te zien. Overheden en bedrijven moeten zich hier nu al op gaan voorbereiden, zegt internetpionier Harald Summa.

U waarschuwt voor een mogelijke wereldwijde kwantumcrisis vanwege de prestaties van kwantumcomputers. Wat zijn kwantumcomputers eigenlijk precies?

‘Strikt genomen is een kwantumcomputer meer een kwantumprocessor die gebruikmaakt van de wetten van de kwantummechanica en die de toestanden van gemanipuleerde toestanden meet en evalueert. We bevinden ons als het ware niet meer in de digitale wereld van nullen en enen, maar weer in een analoge wereld. Een kwantumcomputer is gebaseerd op de interactie van kwantummechanische toestanden die meerdere keren worden gemeten en geverifieerd door statistische waarschijnlijkheden. In plaats van bits en bytes spreken we van qubits, die naast “ja” of “nee” ook de toestand “ja én nee” kunnen aannemen.’

Voor de leek klinkt dit ingewikkeld. Maar kunnen we zeggen dat kwantumcomputers superieur zijn aan traditionele computers?

‘Ja, want dankzij hun grotere rekencapaciteit kunnen kwantumcomputers taken aan die gewone computers en supercomputers met hun processors tot nu toe niet aankunnen.’

Waar ziet u de grootste risico’s?

‘Over slechts een paar jaar zullen kwantumcomputers in staat zijn alle huidige methoden om gegevens te versleutelen te kraken. Dit brengt het risico met zich mee dat cybercriminelen en schurkenstaten in staat zullen zijn om eerder versleutelde informatie van overheden, financiële instellingen en andere bedrijven te ontsleutelen. De meestgebruikte cryptografische standaarden van dit moment, RSA en Diffie-Hellman, zullen niet bestand zijn tegen systematische aanvallen van kwantumcomputers. Dit betekent dat we de basis voor veilige gegevensopslag zoals we die nu kennen, zullen verliezen. Vorige week nog heeft het Amerikaanse National Institute of Standards (NIST) de nieuwe standaarden voor post-kwantumcryptografie vastgesteld.’

Hoeveel tijd hebben we nog?

‘Dat is moeilijk te zeggen. Het kan vijf jaar, tien jaar of zelfs nog langer duren voordat het zover is. In ieder geval zal de wedloop tussen gegevensbeschermers en cybercriminelen door de kwantumtechnologie enorm versneld worden. Een ander risico is dat er nu al op de toekomst wordt geanticipeerd, want criminelen kunnen besluiten buitgemaakte gegevens net zo lang te bewaren tot ze die kunnen ontsleutelen met behulp van kwantumcomputers. Dit staat bekend als harvest now, decrypt later: vandaag oogsten, morgen ontsleutelen.’

Maar het is toch niet zo gemakkelijk om aan ­kwantumcomputers te komen?

‘Momenteel nog niet, maar dat kan veranderen. Bovendien hoef je geen kwantumcomputer te bezitten om de technologie te gebruiken. Je kunt de bijbehorende rekencapaciteit huren. In sommige gevallen is dit nu al mogelijk.’

Wat moet er gebeuren?

‘Het is tijd voor gestandaardiseerde post-kwantum­encryptie die beschermd is tegen kwantumaanvallen. De ontwikkeling is al begonnen. Dergelijke encryptie kan worden ingevoerd op mobiele telefoons met een nieuwe chip. Apple heeft zijn berichtendienst iMessage al in die zin aangepast. Veel ­overheden, financiële instellingen en centrale ­banken zijn er echter nog niet klaar voor.’

Hoe reageren overheden en bedrijven op deze ­dreiging?

‘Ze luisteren. Veelal hebben ze het probleem op hun radar, vooral de ontcijfering van gegevens en de verspreiding van wachtwoorden. Je kunt kwantumtechnologie gebruiken om wachtwoorden zo te versturen dat ze hun geldigheid verliezen als ze worden gehackt of door derden worden bekeken.’

Welke landen lopen voorop op het gebied van kwantumcomputing?

‘In termen van financiering van onderzoek en ontwikkeling zijn de Chinezen de wereldleiders. De VS lopen ook voorop in de technologie en Europa probeert ook bij te blijven. Volgens schattingen wordt er momenteel wereldwijd meer dan 40 miljard dollar geïnvesteerd in deze technologie. Naar mijn mening zou 400 miljard dollar meer op zijn plaats zijn.’

Het zou interessant kunnen zijn om kwantumcomputing te combineren met kunstmatige intelligentie

Waar staan Duitsland en Zwitserland?

‘Ik ben onder de indruk van hoe goed de academische wereld en bedrijven in Duitsland het op dit gebied doen. Grofweg hebben we vier centra waar onderzoek plaatsvindt; dit zijn Berlijn, München, de regio Stuttgart met IBM en verschillende universiteiten in Noordrijn-Westfalen en onderzoeksinstellingen. Er is ook een interessante start-upscene. In Siegen bijvoorbeeld bouwt een bedrijf kleine kwantumcomputers, en het heeft er inmiddels al een paar verkocht. En een bedrijf uit Bochum heeft in de VS een voorstel voor kwantumbestendige encryptie ingediend bij de Amerikaanse standaardiseringsinstituut NIST, en het is geselecteerd.

Natuurlijk zijn er ook activiteiten in Zwitserland op het gebied van kwantumtechnologie, vooral gevoed door onderzoek in het CERN. Een groot aantal start-ups houdt zich met dit onderwerp bezig. Zwitserland is ook de thuisbasis van ID Quantique, een wereldwijd toonaangevend bedrijf dat al kwantumbestendige encryptie op een chip aanbiedt. De nabijheid van de financiële wereld maakt Zwitserland interessant, vooral voor praktische toepassingen.’

Wat is de reden voor de positieve ontwikkeling in Duitsland?

‘Simpel gezegd: wij hebben de kwantumtechnologie uitgevonden. Denk maar aan de Nobelprijzen voor Duitse natuurkundigen, te beginnen met Werner Heisenberg in 1932 voor de uitvinding van de kwantummechanica. Die traditie heeft zich voortgezet. In de afgelopen decennia zijn er ook veel patenten en ontwikkelingen uit Duitsland gekomen, waarvan sommige vervolgens door anderen zijn overgenomen.’

Wordt er samengewerkt tussen de staat, de wetenschap en bedrijven?

‘De staat ondersteunt voornamelijk projecten op wetenschappelijk gebied. Soms worden er pogingen ondernomen om bedrijven erbij te betrekken. Op dit moment is de sector echter nog een speelveld voor investeerders. Sommige basisprincipes moeten nog worden uitgewerkt en toepassingen moeten nog worden ontwikkeld. Het zou bijvoorbeeld interessant kunnen zijn om kwantumcomputing te combineren met kunstmatige intelligentie. Dit zou taalmodellen aanzienlijk kunnen versnellen.’

Waarmee is de opkomst van kwantumtechnologie te vergelijken: met de opkomst van het internet, of met die van kunstmatige intelligentie (AI)?

‘Eerder met die van het internet. Het internet was een basistechnologie waaruit vervolgens toepassingen voortkwamen zoals het world wide web. ChatGPT doet me eerder denken aan de allereerste browser, Mosaic, die HTML-pagina’s voor het eerst zichtbaar maakte. De browser was dus een toepassing gebaseerd op het internet.’

‘Mijn indruk is dat de overheid een afwachtende positie inneemt’

U was jarenlang directeur van DE-CIX, de exploitant van het grote internetknooppunt in Frankfurt, en u zit daar nog steeds in de raad van commissarissen. Heeft kwantumtechnologie ook invloed op dergelijke internetknooppunten?

‘Jazeker, DE-CIX werkt momenteel aan op ionen gebaseerde transportroutes en in Aken wordt onderzoek gedaan naar een testomgeving voor een kwantum-Internet Exchange. We gebruiken kwantumtechnologie om een testroute tussen Bonn en Berlijn te upgraden, zodat deze gebruikt kan worden om kwanta, dat wil zeggen ionen, te transporteren in plaats van lichtpulsen. Dit is echter niet zo eenvoudig over lange afstanden, omdat de huidige capaciteit maar zo’n 80 kilometer is. Je hebt dan een versterker nodig voor het signaal, zodat de ionen hun reis kunnen voortzetten. Afgezet tegen het wereldwijde internet zou er veel geld moeten worden uitgegeven aan dergelijke versterkers.’

Zijn de Duitse overheid en de deelstaten zich bewust van de gevaren van kwantumtechnologie voor gegevensbeveiliging?

‘Absoluut, het ministerie van Onderwijs en Onderzoek is er volledig bij betrokken omdat het een groot deel van het onderzoek financiert. Het Federale Bureau voor Informatiebeveiliging erkent ook de mogelijkheden en risico’s van deze technologie. De standaardisatie van kwantumbestendige encryptie is echter nog niet zo ver gevorderd dat ze er een regeling van willen maken. Mijn indruk is dat de overheid een afwachtende positie inneemt.’

Het klinkt toch verstandig om je niet voortijdig vast te leggen op een standaard?

‘Dat is het oude kip-en-eiverhaal. Je moet oppassen dat de normatieve kracht van de feiten het niet op een gegeven moment wint, als iemand met een norm komt die vervolgens geconsolideerd en verspreid wordt. In Frankrijk zie ik een tendens om het vooraf vastleggen van een standaard te stimuleren. Dit komt door de manier waarop Frankrijk zijn industrieel beleid voert: krachtdadig en soms erg francofiel.’

‘Kwantumtechnologie kan helpen bij complexe modellen die veel rekenkracht vereisen, zoals bij betere weersvoorspellingen’

We hebben het veel gehad over de risico’s, maar op welke gebieden heeft kwantumcomputing grote voordelen?

‘Waarschijnlijk op heel veel gebieden. Denk vooral aan medische technologieën en de farmaceutische industrie. Kwantumtechnologie zal computertomografie vereenvoudigen en sterk verbeteren en ook helpen met complexe moleculaire structuren die nu nog berekend moeten worden om medicijnen te ontwikkelen. Het zou ook op de Duitse spoorwegen kunnen worden toegepast. Als de spoorwegen een lijn voor langere tijd moeten sluiten door bijvoorbeeld noodweer, duurt het momenteel meerdere dagen om de dienstregeling aan te passen. Met behulp van kwantumtechnologie zou dit met één druk op de knop kunnen gebeuren, inclusief de ­nieuwe dienstroosters voor het personeel. Kwantumtechnologie kan ook helpen bij andere complexe modellen die veel rekenkracht vereisen, zoals bij betere weersvoorspellingen.’

Zijn de mogelijkheden van de technologie dus ­groter dan de risico’s?

‘Ik denk het wel. Het is een paradigmaverschuiving. Tegenwoordig hebben computers steeds meer ­energie nodig. Ik geloof niet dat alle traditionele computers vervangen zullen worden door kwantumcomputers, maar kwantumcomputers zouden een uitbreiding kunnen zijn, een soort turbocharger die je combineert met gewone computers om met ­minder energie tot meer prestaties te komen.’