Wat is Quantum Security?

Quantum security is een zich ontwikkelend vakgebied met het potentieel om cybersecurity te transformeren, maar het is nog niet volledig beschikbaar. De dreiging voor de huidige cryptografische systemen door quantumcomputers is echter al een realiteit. Daarom zijn voorbereidingen nodig door te investeren in cryptografische algoritmen en protocollen die bestand zijn tegen quantumcomputers.

Wat is Quantum security?

Quantum security verwijst naar het gebruik van de principes van de kwantummechanica om de overdracht van gegevens te beveiligen. Kwantummechanica biedt een krachtig instrument voor het versleutelen van berichten en het waarborgen van hun privacy en integriteit. In tegenstelling tot klassieke versleuteling, die afhankelijk is van wiskundige complexiteit om informatie te beschermen, gebruikt kwantumversleuteling de eigenschappen van kwantummechanica om ervoor te zorgen dat elke poging om informatie te onderscheppen of af te luisteren onmiddellijk wordt gedetecteerd en de communicatie kan worden afgebroken.

Quantum security is gebaseerd op het gebruik van quantum key distribution (QKD), waarmee twee partijen een geheime sleutel kunnen delen die kan worden gebruikt om berichten te versleutelen en te decoderen. QKD is gebaseerd op de principes van de kwantummechanica, die de creatie van verstrengelde deeltjes mogelijk maken die kunnen worden gebruikt om informatie veilig over lange afstanden te verzenden. QKD is bestand tegen alle bekende aanvallen, inclusief die welke gebruikmaken van de kracht van quantumcomputers, die naar verwachting veel klassieke versleutelingsalgoritmen zullen breken.

Quantum security heeft het potentieel om het vakgebied van cryptografie te revolutioneren, waardoor het mogelijk wordt informatie op manieren te beveiligen die eerder als onmogelijk werden beschouwd. Het wordt al gebruikt in sommige toepassingen, zoals veilige communicatie tussen overheidsinstanties en financiële instellingen. Het is echter nog steeds een zich ontwikkelend vakgebied en er wordt veel onderzoek gedaan om de efficiëntie en betrouwbaarheid van Quantum security systemen te verbeteren.

Quantum Key Distribution (QKD)

Quantum Key Distribution (QKD) is een techniek voor het delen van geheime cryptografische sleutels tussen twee partijen, zoals Venessa en Peter, over een onveilig communicatiekanaal. QKD vertrouwt op de principes van de quantummechanica om beveiligingsgaranties te bieden die bewijsbaar onbreekbaar zijn, zelfs in de aanwezigheid van een afluisteraar, Eve, die onbeperkte rekenkracht heeft.

Het basisidee achter QKD is dat Venessa en Peter de eigenschappen van verstrengelde quantumdeeltjes, zoals fotonen, kunnen gebruiken om een gedeelde geheime sleutel vast te stellen. Vanessa stuurt een stroom fotonen naar Peter, waarbij elk foton willekeurig gepolariseerd is in een van twee mogelijke richtingen, zoals omhoog of omlaag. Peter meet vervolgens de polarisatie van elk foton dat hij ontvangt, met behulp van een willekeurig gekozen basis, zoals de horizontale of verticale richting.

Als Eve een van de fotonen onderschept, verandert de actie van meten de quantumtoestand ervan, en Venessa en Peter zullen een verandering opmerken in de correlaties tussen hun metingen. Door deze veranderingen te monitoren, kunnen ze de aanwezigheid van een afluisteraar detecteren en de sleuteluitwisseling afbreken. Als er geen afluisteraar wordt gedetecteerd, kunnen Venessa en Peter een subset van de fotonen die ze hebben uitgewisseld gebruiken om een gedeelde geheime sleutel te genereren die alleen aan hen bekend is.

De beveiliging van QKD berust op het feit dat elke poging om een quantumtoestand te meten of te kopiëren deze noodzakelijkerwijs verstoort, en de verstoring kan worden gedetecteerd door de legitieme partijen. QKD is daarom bewijsbaar veilig tegen elke aanval, inclusief die welke gebruik maken van de kracht van quantumcomputers.

Quantum-resistent encryption of post-quantum encryptie

Quantum bestendige encryptie of post-quantum encryptie verwijst naar cryptografische oplossingen die zijn ontworpen om veilig te zijn tegen aanvallen door zowel klassieke als quantumcomputers. Met de komst van quantumcomputers worden veel van de momenteel gebruikte cryptografische algoritmen, zoals RSA en ECC, verwacht kwetsbaar te worden voor aanvallen die de beveiliging van versleutelde gegevens kunnen breken.

Quantum-bestendige cryptografie, ook wel bekend als post-quantum cryptografie of quantum-veilige cryptografie, is gebaseerd op wiskundige problemen waarvan wordt aangenomen dat ze zelfs voor quantumcomputers moeilijk op te lossen zijn. Deze problemen omvatten onder meer op rooster gebaseerde cryptografie, op code gebaseerde cryptografie en multivariate cryptografie.

Het doel van quantum-bestendige cryptografie is om een soepele overgang te bieden van huidige cryptografische systemen naar nieuwe systemen die veilig zijn tegen quantum-aanvallen. Dit is belangrijk omdat het tijd kost om nieuwe cryptografische algoritmen te ontwikkelen en te standaardiseren, en het cruciaal is om quantum-bestendige systemen te implementeren ruim voordat quantumcomputers een echte bedreiging worden.

Veel organisaties, waaronder overheidsinstanties, financiële instellingen en bedrijven, nemen al stappen om quantum-bestendige cryptografie in hun systemen te implementeren. Dit is een snel evoluerend vakgebied, en er wordt veel onderzoek gedaan om nieuwe quantum-bestendige cryptografische algoritmen en protocollen te ontwikkelen die op de lange termijn beveiliging kunnen bieden voor gevoelige gegevens.

QuTech, Eurofiber en Juniper Networks lanceren Quantum testbed

QuTech, Eurofiber en Juniper Networks hebben een Quantum testbed gelanceerd dat meerdere datacenter locaties in Nederland verbindt. Dit testbed maakt het mogelijk, naast andere toepassingen van quantumcryptografie, dat partners veilige communicatie kunnen onderzoeken op basis van de fundamentele wetten van de quantumfysica. Het testbed staat open voor nieuwe partners om de mogelijkheden van quantumtechnologie te verkennen.

Samen met Juniper Networks gaan wij in gesprek over de invloed van quantum computing op cybersecurity in onze podcast. We gaan dieper in op wat quantum computing is. Hoe verschilt het van traditioneel computing en wat zijn de gevolgen voor cybersecurity? We onderzoeken hoe het de huidige beveiligingsmethodes kan bedreigen en welke nieuwe beveiligingsoplossingen nodig zijn. Luister de podcast op jouw favoriete platform.

Beveiliging van communicatie met quantumtechnologie

Naarmate het aantal cybercrime-incidenten toeneemt, groeit de bezorgdheid door de opkomst van quantum computing. Data die beveiligd is met de standaard cryptografie methoden van vandaag de dag, zijn potentieel bedreigd. Quantum Key Distribution (QKD) is een technologie die een gegevensversleutelingssleutel distribueert door gebruik te maken van quantum-effecten op een manier die meer beveiligd is tegen afluisteraanvallen. Vandaag de dag en in de toekomst helpt QKD om gegevens te beschermen tegen potentiële toekomstige aanvallen van quantumcomputers en wordt het essentieel geacht bij het beveiligen van netwerken met gegevens van hoge waarde, zoals kritieke infrastructuren, overheids-, politie- en justitie- en financiële gegevens.

QuTech is een samenwerkingsverband tussen de TU Delft en TNO en een van de wereldwijd toonaangevende instituten voor quantumtechnologie. Ze hebben de specifieke MDI-QKD-technologie ontwikkeld waarop het testbed is gebaseerd. MDI-QKD (measurement device-independent QKD) biedt een reeks voordelen op het gebied van veiligheid en kostenefficiëntie bij het opbouwen van grotere netwerken in vergelijking met bestaande punt-tot-punt QKD.

Over QuTech

QuTech is een missiegedreven onderzoeksinstituut van de Technische Universiteit Delft (TU Delft) en de Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek (TNO). Samen werken ze aan een radicaal nieuwe technologie met wereldveranderend potentieel. Hun missie: het ontwikkelen van schaalbare prototypes van een quantumcomputer en een inherent veilig quantuminternet, gebaseerd op de fundamentele wetten van de quantummechanica.