Kwantumcryptografie

Internet wordt gebruikt voor elektronische transacties, opslag van persoonsgegevens en het versturen van gevoelige informatie. Beveiliging van dataverkeer is daarom van groot belang. Maar het kraken van encryptiesleutels blijkt toch vaak mogelijk. Nanowetenschappers kunnen hier verandering in brengen.

Kraken met domme kracht
Cryptografie is van groot belang voor veilig internetverkeer. Boodschappen worden versleuteld om niet in verkeerde handen te vallen. Doordat de rekenkracht van computers sterk is toegenomen zijn de meeste encryptiesleutels te kraken. Kwantumcryptografie moet hier een eind aan maken. Daarmee is het mogelijk encryptiesleutels te verzenden, die niet onderschept kunnen worden.

Hoe werkt het?
Bij kwantumcryptografie worden fotonen gebruikt om informatie te versturen. Men kan afzonderlijke lichtdeeltjes namelijk in een bepaalde richting laten trillen: polarisatie. Een reeks fotonen kan zo een codesleutel vormen. Worden de verstuurde fotonen bekeken, dan verandert ook hun polarisatie. Zo weet de ontvanger direct dat een derde partij heeft meegekeken.

Stel dat Alice een codesleutel verstuurt aan Bob. Bob leest deze code en stuurt hem ter bevestiging terug aan Alice. Wanneer Eva de code op enig moment onderschept, verandert hierdoor de polarisatie. Alice krijgt van Bob dan een andere code terug dan zij verstuurd heeft en weet dus dat Eva de boodschap heeft bekeken.

Nanotechnologie speelt bij de ontwikkeling van kwantumcryptografie een belangrijke rol. Wetenschappers hebben ontdekt dat koolstof nanobuisjes een ideale fotonbron kunnen zijn. Ook het gebruik van quantum dots is veelbelovend.

Huidige toepassingen
Verschillende bedrijven bieden al beveiligingssystemen met kwantumcryptografie aan, zoals MagiQ, ID-Quantique en Toshiba. Ook nationale overheden passen de techniek inmiddels toe. Zo werkt Zwitserland aan een systeem dat bij verkiezingen het elektronisch stemverkeer moet beveiligen. In China wordt een overheidsnetwerk voor kwantumcommunicatie getest. Ook de Verenigde Staten willen binnen vijf jaar een soortgelijk systeem gereed hebben om de nationale veiligheid te garanderen.

Problemen
Kwantumcryptografie kent verschillende problemen. Zo is het lastig om fotonen over een lange afstand te verzenden, zonder dat hun polarisatie verandert en dus storing optreedt. Veel onderzoek richt zich daarom op verbetering van de data-overdracht.

Ook staat ter discussie of de techniek wel honderd procent veilig is. Zweedse wetenschappers claimen bijvoorbeeld dat het toch mogelijk is om boodschappen ongemerkt te onderscheppen. Probleem is dat kwantumcryptografie altijd onderdeel is van een breder communicatiesysteem. Conventionele schakels in dit systeem zorgen voor een veiligheidsrisico.