In 2018 wijdde Innotribe een volledige dag aan kwantumtechnologieën (QT). Nu, vier jaar later, komen ze op Sibos 2022 terug op het onderwerp in "Quantum, Revisited", met Jaya Baloo, Chief Information Security Officer (CISO) van Avast en Stacey Jeffrey, senior quantumonderzoeker bij CWI, een Nederlands onderzoeksinstituut voor wiskunde en informatica.

Met een technologie als QT die zowel een revolutie teweegbrengt als de industrie op zijn kop zet en die ook permanent aan de horizon lijkt te liggen, net buiten bereik, is het verstandig om de ontwikkeling ervan in jaren te meten en niet in de gebruikelijke weken en maanden.

Maar de technologie staat aan de vooravond van een aantal fundamentele doorbraken, die, als ze eenmaal werkelijkheid worden, de manier waarop we naar technologie kijken voor altijd zullen veranderen, inclusief fintech, met aanzienlijke gevolgen voor alles, van bankieren tot staatsgeheimen.

Baloo en Jeffrey begonnen met te schetsen wat kwantumtechnologieën eigenlijk zijn. De bijnaam omvat kwantumcomputing, kwantumcommunicatie, kwantummechanica, kwantumsimulatie en kwantumfysica.

Wat het kwantum?

"De belangrijkste waar mensen misschien van hebben gehoord, is dat als we computers bouwen op basis van de wetten van de kwantumfysica, ze bepaalde dingen kunnen doen die niet mogelijk zouden zijn of veel langzamer zouden zijn op een gewone computer", zegt Jeffrey.

Er zijn bijvoorbeeld bepaalde problemen die veel sneller kunnen worden opgelost, die enorme gevolgen kunnen hebben in de financiële dienstverlening, in de industrie, in de wetenschap en de ontwikkeling van nieuwe technologieën. Maar er zijn ook nieuwe beveiligingstoepassingen die mogelijk kunnen worden gebouwd met dit soort technologie die eigenlijk onmogelijk zouden zijn zonder kwantummechanica.

Jeffrey zegt dat het belangrijk is om te benadrukken dat "deze kwantumcomputers iets zijn dat nog steeds wordt gebouwd" en dat veel van deze toepassingen ook potentiële bedreigingen met zich meebrengen. Een van de meest bekende toepassingen van kwantumcomputers, "wanneer we daadwerkelijk grote, volledig werkende schaalbare kwantumcomputers hebben gebouwd", zou ze gebruiken om versleutelingssystemen aan te vallen die tegenwoordig veel worden gebruikt, waaronder RSA-versleuteling, een cryptosysteem met openbare sleutel dat gebruikt voor veilige gegevensoverdracht in bijvoorbeeld het bankwezen.

Als zodanig kunnen de implicaties voor bankieren, of gewoon surfen op internet, enorm zijn. De asymmetrische algoritmen die voor meerdere toepassingen in financiële diensten worden gebruikt, kunnen een aanzienlijk cyberbeveiligingsrisico vormen wanneer kwantumcomputers algoritmen kunnen uitvoeren die encryptie breken.

Daarom bekijken organisaties zoals het World Economic Forum het probleem zowel vanuit het perspectief van 'bedreigingen als van kansen' en brengen ze twee rapporten uit over dit onderwerp, één over de kansen van een kwantumeconomie en één over veiligheid.

"Als we weten dat de kwantumeconomie eraan komt, dat deze post-kwantumtoekomst eraan komt, hoe gaan we dan daadwerkelijk over naar een kwantumveilige plek om die dreiging te beheersen en te verminderen?", zegt Baloo.

hypemachine

Omdat QT zich nog in de beginfase bevindt maar zoveel belooft, bestaat het risico van desillusie en desinteresse. De hypecyclus, gepropageerd door de media en verwelkomd door kapitaalhongerige onderzoeksinstellingen, zou kwantummoeheid kunnen veroorzaken.

Quantum computing belooft zoveel, maar kan het ook waarmaken?

Maar, zegt Baloo, "als je kijkt naar de meeste innovatieproblemen die we in de loop der jaren hebben gehad, is een deel van de reden dat we brandstof hadden om die innovatie te laten plaatsvinden, gedeeltelijk te danken aan die hype".

In werkelijkheid is het een hype die bedrijven als IBM, Microsoft en Google ertoe aanzet om in de eerste plaats achter QT te staan, en ze beloven enorme winsten vanuit investeringsperspectief, inclusief het oplossen van fundamentele wetenschappelijke en economische problemen. "En al die beloften zijn waar die hype vandaan komt."

"Ik denk dat we dit geld aan QT moeten besteden, omdat ik denk dat het een veelbelovende technologie is", zegt Jeffrey. Ze gelooft dat er veel potentiële toepassingen zijn, maar als wetenschapper is er voor Jeffrey een probleem wanneer 'we echt misleidende beweringen doen'.

"Het is heel leuk om beweringen te doen die mensen kunnen begrijpen, maar veel van de dingen die we weten met kwantumcomputing zijn niet zo begrijpelijk."

Kwantumwinter

"Eén ding waar we echt bang voor zijn, is dat we al deze grote beloften doen, die in de krantenkoppen worden versterkt, en dat mensen de indruk kunnen krijgen dat we elk jaar eindelijk een kwantumcomputer hebben uitgevonden die, nogmaals, niet nog niet op een zinvolle manier zijn ontwikkeld”, zegt Jeffrey.

De waarheid is dat de vooruitgang traag verloopt en dat er een risico bestaat op een 'quantum winter', genoemd naar een soortgelijk fenomeen in kunstmatige intelligentie (AI). De AI-winter vond plaats toen "er een aantal decennia geleden veel hoop en belofte achter AI zat", voordat een theoretisch negatief resultaat de interesse en het onderzoek in het veld deed "imploderen". Als gevolg hiervan was er een lange periode van geen onderzoek naar AI en vonden onderzoekers het "onmogelijk" om hun onderzoek gefinancierd te krijgen. Daarom is AI nu teruggekomen met de rebrand ‘machine learning’ (ML), zegt Jeffrey.

"Een van de dingen waar we ons zorgen over maken, is dat er iets soortgelijks kan gebeuren op het gebied van kwantum, dat mensen gewoon besluiten dat het niet werkt." Maar als je mensen in de wetenschap en in de academische wereld vraagt, “ze zeggen dat het eigenlijk gaat zoals verwacht. De tijdlijn is zelfs een beetje naar voren geschoven sinds ik in het veld ben gaan werken”.

Nu vastleggen, later decoderen

Alle technologie is voor tweeërlei gebruik: het kan ten goede of ten kwade worden gebruikt. Om gebruik te maken van het voordeel van kwantumcomputing, moeten we enkele van de negatieve gevolgen kunnen verzachten, "met name op het gebied van cyberbeveiliging", zegt Baloo. "De beste manier om dat te doen, is door nu te beginnen."

Overheden over de hele wereld leggen grote hoeveelheden versleuteld internetverkeer vast met de bedoeling, zodra een kwantumcomputer in gebruik is, die informatie te ontsleutelen.

"We hebben nu een kwantumcomputer en kijk, we hebben een hele reeks oude geheimen." En soms zijn die oude geheimen "super handig" bij het voorspellen van het gedrag van nieuwe dingen.

"Oude geheimen kunnen nog steeds een langetermijneffect hebben", voegt Baloo toe. Desinvestering in kwantum zou ook betekenen desinvestering in de beveiligingstechnologieën die nodig zijn om kwantumdreigingen te verminderen.

“Als je een budget hebt, aan welke onderwerpen ga je dan werken? Degenen die binnen de horizon van de volgende vijf jaar liggen of degenen waar niemand het over heeft?” Als gevolg hiervan hebben financiële instellingen mogelijk geen budget om naar hun cryptografische algoritmen te kijken en hoe ze deze moeten verwisselen met post-kwantumalgoritmen of geld voor onderzoek naar mogelijkheden voor kwantumcommunicatie.

"En dat betekent dat we een voordeel geven aan elk land of bedrijf dat in het geheim zo'n voordeel zou ontwikkelen", zegt Baloo.