Praat mee over kwantumtechnologie nu het nog kan

Het gevolg is dat een wereld aan mogelijkheden ontstaat voor nieuwe technologische toepassingen. De ontwikkeling van de kwantumcomputer is er één, maar er is ook het kwantuminternet, nieuwe mogelijkheden voor het veilig versturen van data met behulp van op kwantumtechnologie gebaseerde cryptografie en bijvoorbeeld ook nieuwe, uiterst gevoelige sensoren op basis van kwantumtechnologie.

Nu al reële toepassing

Quantum Key Distribution (QKD), ofwel een manier om een encryptiesleutel extreem veilig uit te wisselen, is een voorbeeld van een technologie die al werkt. Commerciële partijen zoals ID Quantique - een spin-off van de Universiteit van Geneve - maken QKD nu marktrijp. Andere kwantumtoepassingen zijn nog niet zo ver, maar vragen al wel met hoge urgentie om aandacht. Denk daarbij vooral aan het feit dat veel van de cryptografische methoden - waarmee data nu veilig worden verstuurd over internet - straks in luttele minuten te kraken zijn als er voldoende krachtige kwantumcomputers beschikbaar komen. Tel daarbij op dat alle staats- en bedrijfsgeheimen die nu worden verstuurd, wel ergens worden afgevangen en opgeslagen en je ziet het dreigende probleem. Die geheimen komen vermoedelijk over een jaar of tien met de inzet van een kwantumcomputer op straat te liggen. Zaken die straks echt geheim moeten blijven, moeten nu al worden versleuteld met cryptografische technieken waar ook de kwantumcomputer geen raad mee weet.

De noodzaak om aan de slag te gaan met deze zogeheten postkwantumcryptografie is duidelijk, vooral omdat het vaak jaren kost om de zwakke plekken in de huidige systemen te inventariseren en er veilige opties voor in de plaats te zetten. Maar omdat de inzet van kwantumtechnologie zo veel nieuwe aspecten met zich meebrengt, is het ook vanuit maatschappelijk oogpunt belangrijk nu al te kijken naar de mogelijkheden en bedreigingen die zich met andere kwantumtoepassingen kunnen voordoen.

Betrokkenen aan zet

Sharon Dolmans is net begonnen aan een vijfjarig project om samen met zo veel mogelijk potentieel betrokkenen (stakeholders) het landschap van kansen en bedreigingen in kaart te brengen en in een fieldlab te concretiseren. Dolmans is universitair docent bij de Innovation, Technology Entrepreneurship en Marketing (ITEM) groep van de TU Eindhoven en geaffilieerd aan het Eindhoven Hendrik Casimir-instituut (EHCI). Ze doet dit samen met EHCI collega’s Chigo Okonkwo en Idelfonso Tafur Monroy, ITEM-collega Paul Wiegmann en met TNO en de bedrijven ID Quantique, Single Quantum en Effect Photonics

Ook Koen Groenland werkt aan die thema's bij Quantum.Amsterdam - een gemeenschappelijk instituut opgezet door het Centrum Wiskunde & Informatica en de Universiteit van Amsterdam. Samen met banken en logistieke bedrijven als KLM zoekt hij uit welke kwantumalgoritmen een toegevoegde waarde voor deze organisaties kunnen hebben.

De ervaring van zowel Dolmans en Groenland is dat er veel belangstelling is voorde thema's, ondanks de ongrijpbaarheid van de onderliggende theorie. "Het mysterieuze aspect wekt automatisch ook een soort interesse op," zegt Groenland. "Als je vervolgens de technische kant gaat uitleggen, zijn mensen vaak heel enthousiast en vinden het geweldig om erover te leren." Maar zo'n verkennend project moet voor financiering altijd concurreren met andere belangrijke projecten zoals het toepassen van kunstmatige intelligentie of de investeringen in opleidingen. "Het is dus een ander punt of we het management altijd kunnen overtuigen er een grote zak geld in te investeren."

Hoeveel gemeenschappelijke kennis er nodig om een productieve dialoog op te zetten tussen technologie-experts en maatschappelijke stakeholders? Dat is een van de onderzoeksvragen waar Dolmans mee aan de slag wil gaan. "Niet iedereen hoeft kwantummechanica te snappen om te weten dat quantum key distribution een veilige manier is om een geheime sleutel uit te wisselen. Die lastige uitlegbaarheid is juist wat dit zo'n leuk onderzoeksproject maakt. Vanuit de social sciences is dat heel interessant."

Dolmans zou het onderzoek graag inzetten op alle vlakken waar kwantumtechnologie een rol kan spelen. "Ik heb voorstellen geschreven, maar met de beschikbare capaciteit in zo'n project kun je niet alles. Je wil graag vroeg in zo'n technologische ontwikkeling beginnen met de maatschappelijke discussie over de ethical, legal and social aspects, afgekort tot ELSA. Maar je moet wel iets concreets hebben om over te praten en naar toe te werken, anders wordt het al snel alleen een uitwisseling van meningen."

Dus richt het team zich in eerste instantie op QKD als concrete toepassing. Dit jaar houden de onderzoekers zo veel mogelijk interviews met geïnteresseerden en betrokkenen uit de financiële wereld, defensie, de zorgsector en grote bedrijven. "Iedereen die een critical information system runt, kan zich bij ons melden. We dagen ze uit na te denken over behoeften, visies, ambities, obstakels en zorgen met betrekking tot dit onderwerp. Daarna gaan we die bevindingen naast elkaar leggen om te zien waar overlap zit en waar de verschillende groepen elkaar vinden. Vervolgens kunnen we met de technologie-experts kijken wat er al mogelijk is en wat er kan worden ontwikkeld. Het doel is om uit te komen op een gemeenschappelijke roadmap." Er kunnen vervolgens experimenten worden opgezet in het fieldlab dat gebruik maakt van het regionale testbed, om uit te zoeken hoe ideeën in de praktijk kunnen werken. Daarbij is ook aandacht voor de ontwikkeling van infrastructuur en architectuur. De kennis die zo wordt gegenereerd, stelt het team tenslotte ook beschikbaar aan niet-deelnemers via een nog op te zetten informatiepunt.

Interessante applicaties

Waar Dolmans met haar team de gebruikersorganisaties en andere betrokkenen als uitgangspunt neemt om de technologie op aan te laten sluiten, stelt Groenland zich meer op als een intermediair tussen de wetenschap en potentiële gebruikers. "Wij doen bijvoorbeeld van oudsher veel samen met banken zoals ABN Amro. Ik weet ook dat ook ING en Rabo al hun eigen kwantumafdelingen hebben. Dat zijn uiteindelijk eindgebruikers die verwachten dat de kwantumcomputer iets voor hen gaat doen." Nog voor Quantum.Amsterdam werd opgericht, deed zuster-instituut QuSoft, waar Groenland nu intensief mee samenwerkt, al met ABN Amro een project om te zien hoe de kwantumcomputer beter patronen in data zou kunnen vinden. In een hackathon, georganiseerd samen met KLM, brainstormden deelnemers over de manier waarop kwantumtoepassingen een oplossing kunnen betekenen voor logistieke problematiek. "Er zijn geen killerapplicaties uitgekomen, maar wel een lange lijst met toepassingen, enkele echt interessant om verder uit te zoeken."