Als we de verhalen mogen geloven, staan we aan de vooravond van een ander internet. Een internet dat niet is af te tappen en ook nog eens problemen aan kan pakken die met het huidige internet niet zijn aan te pakken. Tegelijk spelen er tal van vragen rond het quantuminternet. Wie bepaalt bijvoorbeeld wie straks gebruik mag maken van dat internet? Tijd voor een fundamenteel debat.
Beeld: Shutterstock
Het zal het gros van de mensen volledig ontgaan, maar her en der op deze aardbol wordt er hard gewerkt aan wat een volgende digitale revolutie zou kunnen veroorzaken: quantuminternet (zie: kader Begrippenoverzicht). Bij het klassiek internet, zoals wij dat vandaag de dag kennen, wordt er gewerkt met bits. Bij quantuminternet (of kwantuminternet) wordt gesproken over qubits (spreek uit: kju-bits). Het quantuminternet wordt ontwikkeld omdat het veiliger kan zijn dan klassiek internet. Vooralsnog wordt er niet van uitgegaan dat het quantuminternet sneller wordt dan klassiek internet. Naast quantuminternet wordt er ook gesproken over en gewerkt aan quantumcomputers. Deze quantumcomputers hebben extreem veel meer rekenkracht dan de huidige computers. Dat betekent bijvoorbeeld dat je veel nauwkeuriger dan met bestaande technieken en technologieën, databases kunt doorzoeken of dingen kunt synchroniseren. “Dat maakt het onder meer interessant voor wetenschappers die met telescopen de sterrenhemel afturen”, aldus Pieter Vermaas, universitair hoofddocent ethiek en filosofie aan de TU Delft. “Straks is het mogelijk dat je telescopen kunt synchroniseren die op hetzelfde moment in de hoogste resolutie naar hetzelfde plekje in het heelal kijken.”
Naast nauwkeurigheid, is ook veiligheid een aspect dat toebehoort aan quantuminternet. Het onzichtbaar aftappen van informatie is, met de komst van het quantuminternet, verleden tijd. “Je kunt straks detecteren als er een derde partij op de lijn zit”, zo laat Marijn Janssen weten. Hij is hoogleraar ICT & Governance aan de TU Delft. “Op het moment dat iemand je probeert af te tappen, verandert de toestand van zo’n qubit en dan weet je gelijk dat je integriteit geschonden is.” Omdat de informatie op het quantuminternet niet aftapbaar is, denkt Janssen dat het voor een groot aantal partijen interessant kan zijn. “Overheden bijvoorbeeld, die op die manier hun staatsgeheimen kunnen delen. Maar ook banken of criminelen zullen met veel interesse kijken naar deze ontwikkeling.”
Wat betreft Vermaas, die eind jaren ‘90 van de vorige eeuw zijn doctoraat behaalde over de filosofie van de quantummechanica, denkt dat er twee sporen zijn als het gaat over het quantuminternet. “Door de European Quantum Internet Alliance (een consortium van toonaangevende onderzoeksinstituten en bedrijven, met een leidende rol voor de TU Delft, FdJ) wordt momenteel, met geld vanuit de Europese Unie (10,4 miljoen euro, FdJ), gedacht over een eerste versie van het quantuminternet dat over Europa moet worden uitgerold. Dat moet een systeem worden waarbij gecommuniceerd wordt over het klassieke internet, maar waarbij cryptografische sleutels uitgewisseld worden over het quantuminternet. Daarbij ‘zie’ je dus wanneer iemand zo’n sleutel probeert te onderscheppen of af wil pakken. Een volgend stadium is dat het quantuminternet zelf het medium is dat gebruikt wordt om te communiceren, maar dat is nog erg ver in de toekomst kijken.”
Quantumrepeaters
Het geld uit ‘Brussel’, waar Vermaas over rept, wordt onder meer ingezet voor de opzet van een quantumverbinding, een proeftuin van het ‘internet van de toekomst’. De quantumverbinding moet in 2020 werkzaam zijn en moet komen te liggen tussen Delft, Den Haag, Leiden en Amsterdam. Om de verbinding tussen de vier steden te realiseren, zijn quantumrepeaters (versterkers) nodig. “Lokaal werkt het quantuminternet al, zeker hier op het terrein van de TU, en zijn er ook geen versterkers nodig”, zo schetst Vermaas. “Mijn inschatting is dat Delft – Den Haag ook nog wel zou lukken, maar Delft – Amsterdam zal op dit moment niet zonder versterkers gaan. Die zijn helemaal nodig als Den Haag bijvoorbeeld wil communiceren met Brussel, de EU of met de NAVO.”
Met het noemen van die versterkers heb je, volgens Janssen, gelijk ook een van de punten van het quantumnetwerk te pakken waar je goed over moet nadenken. “Waar plaats je die versterkers? Leg je ze neer op een openbare plaats, waar iedereen er bij kan? Verstop je ze in bunkers, waar juist niemand er bij kan? Het zijn inrichtingsvraagstukken waar je nu over moet nadenken. Net zoals je moet nadenken over de vraag of je straks een quantumnetwerk moet hebben voor de hele wereld, of moet het een afgesloten netwerk worden voor bijvoorbeeld alleen de overheid? En wie mogen straks sleutels over het quantuminternet uitwisselen? Zijn dat alleen overheden, banken of notarissen, of kan iedereen dat? Dus ook criminelen? Dat zijn interessante, fundamentele vragen.”
Wie mogen straks sleutels over het quantuminternet uitwisselen? Zijn dat alleen overheden, banken of notarissen, of kan iedereen dat?
Een ander punt waar je over moet nadenken, heeft te maken met veiligheid. Janssen: “Die versterkers komen er wel, maar dat worden gelijk ook de zwakke punten in het systeem. Stel dat wij tussen Den Haag en Brussel gaan communiceren en daarvoor zijn een aantal versterkers nodig. Dan is er niet veel fantasie voor nodig om te zien dat ook kwaadwillenden dat weten. Het betekent dat je min of meer te maken hebt met een situatie die vergelijkbaar is met het huidige, klassieke internet. Dat internet is opgebouwd uit kabels, knooppunten, versterkers, et cetera en is ook kwetsbaar. Als een deel uitvalt van het huidige internet, dan gaat de werking nog door omdat de stromen via andere routes gaan. Dit is wellicht ook iets wat je van het quantuminternet verwacht.”
Waarom zou je zoveel geld, moeite en menskracht steken in een ontwikkeling, terwijl je weet dat het (misschien wel) net zo kwetsbaar is als het huidige internet? Volgens Pieter Vermaas wegen de voordelen van het quantuminternet ruimschoots op tegen de nadelen en risico’s. “Vooropgesteld: elke technologie heeft zijn zwakheden. Het is mooi dat je met behulp van quantuminternet encryptie kunt verbeteren en wetenschappelijke synchronisatie van apparatuur kan leveren, maar het echte doel ligt verder. Quantumcomputers bieden nieuwe mogelijkheden om problemen aan te pakken waar huidige computers te kort schieten. Ook al zijn die computers nog zo snel. Dan moet je onder meer denken aan het doorrekenen van big data-achtige modellen, met veel variabelen. Dan heb je het bijvoorbeeld over de golfslag van het Noordzeebekken. Wat gebeurt er wanneer er een storm begint? Om dat echt goed door te rekenen, is extreem veel rekenkracht nodig en dat is lang niet op alle bestaande supercomputers beschikbaar. Een ander voorbeeld dat vaak wordt genoemd, is het onderzoek naar nieuwe stoffen, nieuwe medicijnen of supergeleidende materialen voor auto’s.”
Grote jongens
Dat quantuminternet de toekomst is/wordt, blijkt ook uit de belangstelling van de écht grote jongens. Bedrijven als IBM, Google, Microsoft of Amazon hebben het belang van quantuminternet inmiddels onderkend. Marijn Janssen verwacht wel dat de rol van die bedrijven anders wordt ten opzichte van het huidige internet. “Daarom is het interessant om nu na te denken over de mogelijke implicaties van quantuminternet. Het kan zijn dat de Googles op deze wereld ook dat quantuminternet proberen over te nemen, zodat datastromen nog steeds via hen lopen. Het kan ook zijn dat er meer peer-to-peerachtige oplossingen komen, waardoor data-uitwisselingen niet meer onderschept kunnen worden. Wat mij betreft ligt hier een belangrijke rol voor de overheid. Willen we dat ook de Googles quantuminternet aanbieden en dan ook de overheidscommunicatie overnemen? De indruk binnen de TU Delft is dat er tot nu toe niet goed over wordt nagedacht en dat is voor mij de reden geweest om in de quantumwerkgroep plaats te nemen.”
Dat er nog niet of weinig wordt nagedacht over de gevolgen en implicaties van quantuminternet, heeft volgens Pieter Vermaas er ook mee te maken dat de technologie nog in een heel vroege fase zit. “Je ziet het standaardproces. In het begin is het klein, maar razend spannend. Dan gaat het erover wie onderzoeksgeld en de prijzen binnenhaalt en vervolgens wordt het de wereld in gebracht als ‘iets dat alles op gaat lossen’. ‘Noem je probleem en wij kunnen het oplossen’. Daarna, dat zag je ook bij de ontwikkeling van bijvoorbeeld nanotechnologie, volgen de doemscenario’s. De volgende stap is dat je er écht over gaat praten. Wat is eigenlijk waar van de claims dat het zo goed is (of lijkt) en wat gaat er nu écht spelen? Niet alleen dataveiligheid is een issue, maar dat geldt ook voor iets als openheid of toegankelijkheid. Door het daar met elkaar over te hebben, ontstaat er een veel breder en genuanceerder debat over wat de impact kan zijn van zo’n ontwikkeling. Het is te hopen dat ook ‘Den Haag’ snel een partij wordt die meestuurt welke kant de technologie opgaat.”
“Dat meesturen is absoluut belangrijk”, aldus Marijn Janssen. “Mensen denken vaak dat technologie een neutraal of autonoom proces is, maar dat klopt niet. Technologie wordt door mensen gevormd, dus je moet er goed over nadenken over hoe je dat proces vormgeeft en wie er straks de vruchten van plukt. Je ziet wereldwijd dat ‘iedereen’ druk bezig is met quantuminternet en de vraag hoe dat vormgegeven moet worden. Op het moment dat jij een bepaalde kant opgaat, dwing je een ander ook een bepaalde kant op. Ik denk dat dat het allemaal zo interessant maakt.”
Op dinsdag 4 juni is een uitgave verschenen van de TU Delft, waarin wordt uitgelegd waar quantuminternet over gaat, wat de toepassingen zijn en hoe je over de governance kunt nadenken. Wat betreft Vermaas moet die uitgave vooral gezien worden als een uitnodiging. “Het roept mensen op om mee te denken. Dit is het moment om erin te stappen. Doe en denk vooral mee!”
Begrippenoverzicht
Wetenschapsredacteur George van Hal (de Volkskrant) heeft een paar jaar geleden het boekje ‘De quantumcomputer’ geschreven. In het boekwerkje worden ook tal van begrippen uitgelegd.
Quantuminternet: Netwerk waarmee je quantumcomputers met elkaar kunt verbinden zonder dat hun quantuminformatie verloren gaat.
Quantumrepeaters: Tussenstations die ervoor zorgen dat een signaal versterkt wordt om quantuminformatie over grote afstanden te delen.
Qubit: Quantummechanische versie van de klassieke bit. Kan ik plaats van de ‘0’ of ‘1’ van klassieke informatie ook ‘0’ en ‘1’ tegelijk zijn.
