Quantumcomputers zouden zo snel zijn dat ze veelgebruikte computerbeveiliging kunnen omzeilen, onder andere de AIVD maakt zich daar zorgen over. Wat maakt deze machines zo snel?

Berichten die de overheid via beveiligde kanalen verstuurt – of burgers via WhatsApp – zijn versleuteld, zodat onbevoegden niet kunnen meelezen. Het bericht wordt omgezet in onleesbare tekst en alleen een met cryptografische sleutel is daar weer iets leesbaars van te maken. Computers kunnen die versleuteling niet kraken: er zijn simpelweg te veel combinaties mogelijk. De NOS schrijft dat “het aantal mogelijke wiskundige combinaties zó hoog is dat in sommige gevallen het Melkwegstelsel al is vergaan voordat alle mogelijke uitkomsten zijn geprobeerd”.

De vrees is dat quantumcomputers wel in staat zullen zijn om de sleutels te kraken. Organisaties en overheden moeten zich daarom daar nu al tegen wapenen, want vertrouwelijke berichten die vandaag worden onderschept, kunnen in de toekomst misschien worden ontcijferd. Twintig Europarlementariërs roepen in een open brief aan de Europese Commissie op tot actie, ook de AIVD maakt zich zorgen.

Lees ook:

• Wetenschappers gooien en vangen atomen met licht
• Nieuw quantumrecord: zwaarste ‘Schrödingers Kat’ ooit

Wat maakt quantumcomputer zo snel?

Gewone computersystemen zijn gebaseerd op schakelaars die aan of uit kunnen staan (0 of 1), de welbekende bits. Quantumcomputers hebben daarentegen qubits: schakelaars (losse atomen of elektronen) die tegelijkertijd aan én uit kunnen staan. Dat is het fenomeen superpositie en stelt qubits in staat om meerdere berekeningen tegelijk uit te voeren.

Het gevolg is dat de rekenkracht van een quantumcomputer exponentieel toeneemt als je het aantal qubits verhoogt. Twee qubits staan bijvoorbeeld gelijk aan vier normale bits, terwijl twintig qubits al gelijk staan aan meer dan een miljoen bits. Een taak waar een klassieke computer miljoenen jaren over doet, zou een quantumcomputer mogelijk in slechts enkele minuten kunnen afronden. Deze ongekende rekenkracht kan bijvoorbeeld worden ingezet voor kunstmatige intelligentie of medicijnontwikkeling.

Qubits zijn erg foutgevoelig

Maar het ontwikkelen van quantumcomputers is lastig. Zo functioneert zo’n computer alleen in de buurt van het absolute nulpunt, oftewel -273,15 graden Celsius. Bovendien zijn qubits enorm gevoelig voor verstoringen in hun omgeving. Door kleine veranderingen in bijvoorbeeld temperatuur of elektromagnetische straling kunnen ze niet meer in superpositie komen en gaat de opgeslagen quantuminformatie verloren.

Door die instabiliteit maken quantumcomputers nog veel fouten. De grootste machines hebben nu bijvoorbeeld iets meer dan 1000 qubits, maar door alle errors blijft er een rekenkracht van slechts tientallen qubits over.

Voorlopig blijven klassieke computers sneller dan hun quantumbroertjes. Maar bedrijven zoals IBM, Google en Microsoft pompen enorm veel geld in de technologie; krachtige quantumcomputers zullen er dus waarschijnlijk wel komen. En omdat sommige berichten die nu worden verstuurd over twintig of dertig jaar nog steeds vertrouwelijk zijn, moet de beveiliging nu al worden verbeterd.

Bronnen: The Quantum Insider, Microsoft, NOS

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!