Toshiba test kwantumbreedband
Toshiba-onderzoekers uit Groot-Brittannië zijn erin geslaagd een bruikbare kwantumbreedbandkabel te ontwikkelen. Met een snelheid van 1 Mbps versturen ze data die niet te hacken zijn, over een afstand van vijftig kilometer.
Tot nu toe waren de middelen om kwantummechanische data te versturen zeer beperkt. Eerdere tests om kwantumgegevens via de lucht of kabel te versturen kwamen maar enkele honderden meters ver.
Met behulp van een nieuwe fotonontvanger zegt Toshiba nu afstanden van maar liefst vijftig kilometer te kunnen halen. De nieuwe methode kan snelheden tot 1 megabit per seconde (Mbps) aan. Dat is voldoende om bijvoorbeeld video te streamen.
Kwantumwat?
Wie van bovenstaande tekst niets begrijpt, hoeft zich niet te schamen. Kwantumcomputing is een techniek die nog in haar kinderschoenen staat en voor velen een absoluut mysterie vormt.
Eenvoudig gesteld wordt er gebruikgemaakt van de speciale eigenschappen van de kleinst mogelijke deeltjes (kwantum) uit de fysica. Het eerder vermelde foton is bijvoorbeeld het kwantum van licht.
Toepassingen
Daar waar een computer normaal met bits werkt (één of nul), kan een kwantumbit (qubit) zich in meerdere staten tegelijkertijd bevinden. Die eigenschap maakt het voor een kwantumcomputer mogelijk om zeer snel wachtwoorden te kraken of zware rekentaken uit te voeren.
De nieuwste ontwikkeling, kwantumbreedband, stelt personen in staat gegevens enorm sterk te versleutelen. Door de digitale sleutel als een serie fotonen te versturen, krijg je een (in theorie) niet te hacken encryptie.
Toeschouwereffect
De reden waarom een reeks fotonen niet gehackt kan worden, is dat het deeltje van staat verandert zodra het gemeten wordt. Die verandering wordt ook wel het toeschouwereffect genoemd.
Wanneer fotonen verstuurd worden, krijgen ze een willekeurige lichtoriëntatie (of spin) mee. Als je zo’n foton vervolgens waarneemt, verandert het van spin en bijgevolg ook van waarde.
Wie een kwantumverbinding dus zou willen afluisteren, zorgt er in feite voor dat de gegevens gewijzigd worden. De ontvanger heeft zo meteen door dat er iets niet pluis is.
Maar om versleutelde data te kunnen gebruiken, heeft zowel de verzender als ontvanger eenzelfde sleutel nodig. Omdat de verzender zelf de kwantumsleutel niet mag lezen, moet er een manier bedacht worden om elkaar te laten weten welke sleutel er gebruikt moet worden.
Dat gebeurt als volgt: de verzender verstuurt een groot aantal fotonen via een kwantumverbinding. De ontvanger gebruikt vervolgens willekeurige lichtoriëntaties om de fotonen te lezen.
Na verzending zegt de verzender via een gewone, digitale verbinding welke lichtoriëntaties de fotonen hadden. De ontvanger legt die lijst naast de lijst van gebruikte ontvangoriëntaties en laat de verzender weten welke fotonen hij juist ontvangen heeft. De waarden van die correct ontvangen deeltjes worden dan gebruikt om de sleutel te vormen.
Tot slot versturen beide partijen een klein deeltje van hun sleutel over een digitale lijn. Als blijkt dat die niet overeenstemmen, weten ze dat iemand de lijn aan het afluisteren is en wordt de communicatie stopgezet.
In theorie is kwantummechanische versleuteling niet te hacken. Nu nog afwachten of die theorie ook in de realiteit standhoudt.
