Managed hosting door True
Deze opinie is van een externe deskundige. De inhoud vertegenwoordigt dus niet noodzakelijk het gedachtegoed van de redactie.

Quantum cryptobelofte snijdt aan twee kanten

 

Computable Expert

Martijn van Lom
General Manager Kaspersky Lab Benelux & Nordic, Kaspersky Lab. Expert van Computable voor de topics Mobility, Security en Maatschappij.

'Dus dit is een codekraker? Nee, dit is dé codekraker.' De NSA heeft een blackbox in handen die élke encryptie op aarde kan kraken. Dat was Hollywood-nonsens in 1992, maar quantum computing brengt de Robert Redford-thriller naar de realiteit. Gelukkig is er ook goed nieuws.

Setec Astronomy is de naam van het mysterieuze project waarmee een onderzoeker de universele codekraker heeft ontwikkeld. De naam is een anagram en komt ‘decrypted’ neer op: Too Many Secrets. De NSA doet er alles aan om het zwarte, draagbare en makkelijk te gebruiken kastje in handen te krijgen. Tot zover de fictie van de film Sneakers van eind vorige eeuw.

Tegelijk 0 en 1 kunnen zijn

Nu, begin 21ste eeuw, staan we aan de vooravond van een fundamentele omslag. Quantum computing gebruikt de quantum-effecten van verstrengeling en superpositie van elementaire natuurkundige deeltjes. Het eerste effect komt erop neer dat twee deeltjes, ongeacht hun afstand tot elkaar, zijn verbonden en dat het ‘uitlezen’ of wijzigen van de status van de één onmiddellijk van toepassing is op de ander.

Het tweede quantum-effect komt erop neer dat een deeltje qua staat tegelijkertijd alle mogelijke waarden kan aannemen. Vertaald naar computertermen betekent dit dat een bit niet 0 óf 1 is, maar beide tegelijk kan zijn. Wordt hierbij ook nog een speciale techniek gebruikt, genaamd superdense coding, dan kan een quantum-bit (een zogenaamde qubit) wel twee bits bevatten. Een revolutionair en verwarrend concept, dat ervoor zorgt dat huidige grenzen van rekenkracht en communicatiesnelheid niet langer van toepassing zijn.

Wetenschap schrijdt gestaag voort

Deze nieuwe vorm van computerarchitectuur is al lange tijd in ontwikkeling, zij het in puur wetenschappelijke sferen. En dus ook in wetenschappelijk tempo, zou je kunnen zeggen: de ontwikkelingen en diverse doorbraken zijn al jaren in de maak. Het gaat namelijk om fundamenteel onderzoek waarbij natuurkundige grenzen worden verkend en verlegd. Waarbij ook nieuwe, exotische deeltjes zijn ontdekt, als opstapjes naar quantum computing.

Het is dus geen kwestie van eenvoudige productontwikkeling met bestaande middelen en technieken. Toch zijn werkende quantum computersystemen inmiddels al aan de orde. Zo heeft Google een testopstelling staan in samenwerking met Nasa. Dit systeem kan bepaalde rekenklussen wel honderd miljoen keer sneller uitvoeren dan mogelijk is met conventionele chips. De geavanceerde opstelling vereist wel speciale koeling die tot bij het absolute nulpunt komt.

Kraakkracht

Verder heeft chipproducent Intel recent een lange termijn samenwerking gesloten met de TU Delft. En zo zijn er meer belangwekkende stappen voorwaarts voor quantum computing. De verwachting is dat deze fundamenteel anders werkende computersystemen met gemak bepaalde encryptie kunnen kraken die we nu nog beschouwen als krachtig. Het gaat hier met name om public-key cryptografie, ook wel bekend als asymmetrische cryptografie, die gebruikt maakt van een bekend wiskundig probleem: het factorisatie probleem, wat bijvoorbeeld gebruikt wordt door bekende algoritmes zoals RSA. Reeds in 1994 had Peter Schor een algoritme ontwikkeld speciaal voor quantum computers, dat het factorisatie probleem heel snel kan oplossen. Dit type versleuteling van data is dus alleen krachtig voor onze huidige computers.

Vorig jaar heeft KPN’s securitytopvrouw Jaya Baloo op de NCSC One-conferentie al gewaarschuwd dat we quantum encryptie over zo’n vijf jaar al nodig hebben. Dit om voorbereid te zijn op functionele quantumcomputers die huidige encryptie met gemak kunnen kraken. Betekent dit het einde van ict-security? Ja en nee. Ja, dit betekent het einde van ict-security zoals we het (nu) kennen. Nee, dit betekent niet het einde want er doemt een nieuwe it-security op.

Codeerkracht

Kraken is gelukkig niet het enige krachtpunt van quantum systemen. Naast het supersnel doorrekenen van dataversleuteling kan een quantumcomputer namelijk ook een nieuwe orde van krachtige encryptie verzorgen. De basis hiervoor is diepgaande natuurkunde die veel wetenschappers ook boven de pet gaat. Laat ik eens een uitlegpoging wagen.

Simpel gezegd zou de onbekende staat van een quantum-deeltje niet te kopiëren zijn. Ofwel, in communicatietermen: data valt hierdoor niet af te tappen. Daarnaast wordt de staat van een quantum-systeem gewijzigd wanneer die staat wordt gemeten. Ofwel, in computertermen: een luistervink loopt gelijk tegen de lamp. Tot slot is de invloed van het meten van de quantum-staat niet ongedaan te maken. Ofwel, in securitytermen: een aanvaller kan eventueel toch afgeluisterde data niet doorgeven (of gekraakte data niet terugzetten) in de oorspronkelijke staat.

Kortom, quantum-encryptie is een versleutelingssoort die dan weer bestand is tegen de kraakkracht van die nieuwe orde systemen. Dit kan cybercrime en cyberspionage stevige tegenstand bieden of zelfs verslaan.

Werk aan de winkel

Begin dit jaar heeft Eugene Kaspersky op NCSC One zijn internationale publiek voorgehouden dat de wereld eigenlijk nog in de Middeleeuwen leeft wat ict-security betreft. De ict-industrie - en daarmee het hele bedrijfsleven - staat er niet heel sterk voor en we hebben nog veel vooruitgang te realiseren. Encryptie is dood, lang leve encryptie. Security staat op het spel, security krijgt versterking.

De vraag is hoe lang we nog hebben voordat er redelijk bruikbare quantumcomputers zijn. Sommigen voorspellen dat dit slechts enkele jaren in de toekomst ligt. Anderen schatten in dat een uiteindelijke quantumcomputer nog wel twintig jaar op zich laat wachten. Dit ondanks recente grote doorbraken, die dan wel van wetenschappelijke aard zijn en dus een wijde scope en relatief grote tijdsspanne kennen.

Terug naar de film(fictie?)

Experts menen hoe dan ook dat de toepassing van quantum computing niet breed zal zijn. Enerzijds is dit vanwege de taakgerichte - zeg: beperkte - mogelijkheden van quantumcomputers. Anderzijds is dit vanwege de torenhoge kosten die voor zulke exotische systemen van toepassing zijn. Lang niet iedereen zal zich een quantumcomputer kunnen veroorloven. In haar waarschuwing noemt KPN’s topvrouw Baloo kapitaalkrachtige potentiële kopers als Google, China en de NSA. Die twee laatstgenoemden leiden ons weer terug naar de Hollywood-productie Sneakers. Sorry als ik nu het plot een beetje heb verklapt.

Dit artikel is afkomstig van Computable.nl (https://www.computable.nl/artikel/5823461). © Jaarbeurs IT Media.

?


Lees meer over


Partnerinformatie
 

Reacties

Ik denk dat er heel veel hype en onzin hangt rondom Quantum computing door de manier waarop wij een electron voorstellen, als deeltje. Net zoals we tijd zien als een lijn op een as, en ermee kunnen rekenen kunnen we uit de schaduw van een object heel veel zaken afleiden, maar vergelijkbaar met schaduw, is tijd geen opzichzelf staande dimensie. Net zoals schaduw het ontbreken van licht is, is tijd de beweging van objecten ten opzichte van elkaar. Zonder object en licht geen schaduw, zonder bewegende materie geen tijd. Als alle elementen in de wereld zouden stilstaan (bij maximale entropie), zou tijd ophouden met bestaan. Het verklaart ook waarom er voor de big bang geen tijd was. Die beweging van objecten en elementen maakt de tijd. En tenzij je alle bewegingen in het heelal terug kunt plaatsen in exact dezelfde positie als eerder, is teruggaan in de tijd onmogelijk. Door big bang en uitdijing van het heelal hebben alle objecten een richting en dus ook de tijd. Een tijdstip is een momentopname van de posities van alle deeltjes. Je krijgt nooit alle deeltjes ooit terug op hun plek om zo terug te kunnen in de tijd, want als 1 deeltje in het gehele heelal niet op dezelfde plek staat heb je een nieuwe unieke situatie en is de tijd vooruit gegaan want alleen de toekomst kent nieuwe unieke combinaties.

Het probleem is dat rekenmodellen in de hoofden van wetenschappers soms worden verward met de werkelijkheid. Zo denk ik dat quantum entanglement ook verkeerd wordt geinterpreteerd. Ik denk wel eens dat materie en alles wat wij zien en kunnen meten, een modulatie is op een draaggolf zoals het geluid uit de FM radio. De draaggolf zelf horen wij niet. Zo ook is de draaggolf voor materie wellicht zwarte materie, en zien en meten wij alleen de modulaties daar op, zoals een beeld wordt geprojecteerd op een doek. Alle objecten in het heelal staan in feite in contact met elkaar via die drager, het doek. Objecten en electromagnetische golven zoals licht bewegen zich over het doek met de maximale snelheid van het licht, maar als er een object links boven en rechts onder op het doek projecteerd staat en je trekt aan een draadje van het doek via welke de 2 projecties met elkaar verbindt, dan is de invloed op beide projecties instantaan en dus niet onderhevig aan de beperkingen van projecties op de dragen zelf, en dus snelheid van het licht (met een echte doek dat uit materie bestaat beweegt het doek zelf ook boven de drager met een theoretische maximum snelheid van het licht en in de praktijk minder met een mate van elasticiteit van het materiaal). Als je materie ziet als projecties op het doek en het doek zelf geen onderdeel vormt van het beeld dat wij kunnen zien en onderdeel van uit maken (zoals een acteur in de film het doek niet kan zien waarop het zelf wordt geprojecteerd), en dit doek geen elasticiteit kent, dan zou het niet moeten uitmaken hoe groot het doek is of hoe lang een stuk touw is om de zorgen dat als je aan 1 uiteinde trekt, dit direct invloed heeft op de andere uiteind (of denk aan een ballon zonder uiteind maar wel een vlak dat alles op het oppervlak van die ballon met elkaar verbindt).

Lang verhaal kort, veel ideeen over quantum computing en quantum entanglement lijken op ideeen over tijdreizen op basis van aannames die niet kloppen. Niemand begrijpt hoe het kan en hoe het werkt, maar observeren wel bepaald gedrag. Dat gedrag is er dus kennelijk wel onze aannames kloppen niet, waardoor ideeen die gebaseerd zijn op die aannames ook inbetrouwbaar zijn.

Superpositie bestaat in mijn ogen bijvoorbeeld ook alleen maar in theorie. Het zijn statistische berekeningen. Schroedingers cat is niet werkelijk dood en levend tegelijk.. het is een of het ander, maar als je het niet weet kun je rekenen met het uitgangsput dat zolang je het niet weet, het allebei is, wat weinig meer betekent dan "50% kans om levend of dood te zijn". De werkelijkheid benaderen met statistiek is wiskundig erg handig maar is kans niets anders dan "zoveel factoren van invloed dat het ondoenlijk is om alle invloeden te volgen, meewegen en uitkomst te voorspellen en dus kijken we er black box naar en zoeken we naar patronen in de uitkomst, want de processen zelf kunnen we niet meer volgen". Dit is dus vrij effectief bij benadering. 50% kans op het een of ander, maar de werkelijke uitkomst kun je niet met 100% van te voren vaststellen. Alleen bij grote aantallen klopt de werkelijkheid steeds beter met het statistische model.

Zo ook kunnen we niet iedere beweging van een electron volgen, mede omdat dit geen deeltje is maar golf. Die dualiteit lijikt ook hier een beetje op een object en de schaduw die het werpt. Soms kijk je naar het ene en soms naar het andere en die twee correleren zeer sterk met elkaar maar verschillen op sommige punten ook van elkaar. Als het verschil tussen het statistieke rekenmodel (verwachtingspatroon) en de werkelijikheid niet wordt onderscheid, krijg je fantasierijke conclusies die onmogelijk zijn.

Wat mogelijk is met qubits is volgens mij een vorm van parallel computing, maar is het voor mij de vraag of neurale netwerken op chips een snellere en pragmatischere oplossing gaan bieden voor dergelijke toepassingen.

Vacatures

Stuur door

Stuur dit artikel door

Je naam ontbreekt
Je e-mailadres ontbreekt
De naam van de ontvanger ontbreekt
Het e-mailadres van de ontvanger ontbreekt

×
×