Kwantumcommunicatie

Op weg naar het kwantuminternet

Momenteel wordt er zowel in Nederland als wereldwijd veel onderzoek gedaan naar het ontwerpen en ontwikkelen van kwantumhardware dat de bouwstenen zal vormen van een toekomstig kwantuminternet. Het kwantuminternet zal nieuwe diensten, die kwantuminformatie verzenden, mogelijk maken naast de zogenaamde klassieke internetdiensten die we dagelijks gebruiken. Nieuwe hardware alleen is echter niet voldoende om de visie van een kwantuminternet te verwezenlijken. Deze nieuwe hardware-infrastructuur zal ook geavanceerde controleprotocollen vereisen om de beweging van kwantumbits door het netwerk te coördineren. Naast dit soort low-level software wordt ook voorzien dat een Automation and Orchestration (A&O) platform nodig zal zijn.

Waarom kwantuminternet bij SURF?

• Dienstverlening en netwerkbeheer: als netwerkbeheerder heeft SURF veel ervaring met het ontwerpen, implementeren en beheren van internet en internetgerelateerde diensten. Deze ervaring stelt ons in staat een waardevolle bijdrage te leveren aan lopende onderzoeksinspanningen door een operationeel perspectief te bieden dat vaak ontbreekt in discussies over experimentele netwerkhardware en netwerkinfrastructuur. SURF onderzoekt momenteel hoe ons bestaande netwerk Automation and Orchestration-platform kan worden ingezet om kwantumdiensten, zoals kwantumsleuteldistributie, te integreren in een operationeel netwerk. De integratie zal onderzoekers en verkopers ook helpen bij de ontwikkeling van meer volwassen technologieën.

• Use-cases: SURF neemt momenteel deel aan het pan-Europese Quantum Internet Alliance-project dat tot doel heeft tegen het einde van het decennium een prototype van een kwantumnetwerk te bouwen, met zowel intra- als interstedelijke verbindingen. Vooruitlopend op een grootschalig kwantuminternet is het belangrijk om inzicht te krijgen in wat de belangrijkste toepassingen van deze technologie zullen zijn. Hierdoor kunnen onderzoekers, bedrijven en beleidsmakers zich voorbereiden op en de impact ervan op hun werk en de samenleving als geheel evalueren. Daartoe werkt SURF, als onderdeel van de Quantum Internet Alliance, samen met een internationale groep onderzoekers en experts om de meest veelbelovende mogelijke toepassingen van het kwantuminternet te identificeren en te analyseren. 
  
   
• Kwantumcryptografie: de ontwikkeling van grote, universele kwantumcomputers vormt een bedreiging voor de huidige publiek-private sleutelinfrastructuur die wordt gebruikt om het meeste internetverkeer en financiële transacties te verifiëren en te beveiligen. Aangezien niet precies bekend is wanneer kwantumaanvallen op standaardcryptografie mogelijk worden, is het belangrijk om ruim voor "Q-Day" de bestaande cryptografische infrastructuur toekomstbestendig te maken. Daarom onderzoekt SURF niet alleen hoe kwantumveilige cryptografie, in de vorm van kwantumsleuteldistributie, in ons netwerk kan worden ingezet, maar wordt ook onderzocht hoe de inzet van kwantumgevoede cryptografiediensten het beste kan worden uitgerold en waar deze het meest nodig zijn. Daarom hebben we een open call uitgezet, waarbij we onderzoekers uitnodigen om met SURF in gesprek te gaan over waar en hoe kwantumcryptografie op middellange termijn kan worden gebruikt in wetenschappelijke toepassingen.
  
   
• Kennisontwikkeling en bewustwording: de tweede kwantumrevolutie zal naar verwachting vele delen van de samenleving, zoals onderzoeksinstituten en IT-organisaties, zowel direct als indirect beïnvloeden. Het is daarom van het grootste belang dat IT-directeuren, managers van onderzoeksprogramma's en informatiebeveiligingsfunctionarissen ervan bewust worden gemaakt dat het onderwerp kwantumtechnologieën in de toekomst belangrijk voor hen zal worden. Door middel van workshops en publicaties gaat SURF werken aan het vergroten van het bewustzijn over de impact van kwantumtechnologieën bij deze stakeholders.

Gerelateerde projecten

- Quantum network design: Netsquid

- Optimalisatietools voor experimenten: YOTSE