Een methode voor veilige communicatie tussen meerdere kwantumapparaten is ontwikkeld door een door de UCL geleid team van wetenschappers, de realiteit van een grootschalige, onhackbaar kwantumnetwerk.

Daten, communiceren via kwantumnetwerken is alleen mogelijk geweest tussen twee apparaten van bekende herkomst die veilig zijn gebouwd.

Nu de EU en het VK respectievelijk € 1 miljard en £ 270 miljoen toezeggen voor de financiering van onderzoek naar kwantumtechnologie, er is een race gaande om de eerste echt veilige, grootschalig netwerk tussen steden dat werkt voor elk kwantumapparaat.

"We zitten in een soort technologische wapenwedloop. Wanneer kwantumcomputers volledig zijn ontwikkeld, ze zullen veel van de huidige encryptie breken waarvan de veiligheid alleen gebaseerd is op wiskundige aannames. Om dit preventief op te lossen, we werken aan nieuwe manieren van communiceren via grote netwerken die niet afhankelijk zijn van aannames, maar gebruik in plaats daarvan de kwantumwetten van de fysica om veiligheid te garanderen, die zou moeten worden verbroken om de codering te hacken, " verklaarde hoofdauteur, Dr. Ciarán Lee (UCL Natuur- en Sterrenkunde).

Gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven en gefinancierd door de Engineering and Physical Sciences Research Council, de studie van de UCL, de wetenschappers van de Universiteit van Oxford en de Universiteit van Edinburgh beschrijven een nieuwe manier om veilig te communiceren tussen drie of meer kwantumapparaten, ongeacht wie ze gebouwd heeft.

"Onze aanpak werkt voor een algemeen netwerk waar je de fabrikant van het apparaat of netwerk niet hoeft te vertrouwen om de geheimhouding te garanderen. Onze methode werkt door de netwerkstructuur te gebruiken om te beperken wat een afluisteraar kan leren, " zei dr. Matty Hoban (Universiteit van Oxford, voorheen Universiteit van Edinburgh).

De aanpak overbrugt de kloof tussen de theoretische belofte van perfecte beveiliging die wordt gegarandeerd door de wetten van de kwantumfysica en de praktische implementatie van dergelijke beveiliging in grote netwerken.

Het test de beveiliging van de kwantumapparaten voordat het met het hele netwerk communiceert. Het doet dit door te controleren of de correlaties tussen apparaten in het netwerk intrinsiek kwantum zijn en niet op een andere manier tot stand kunnen zijn gekomen.

Deze correlaties worden gebruikt om geheime sleutels vast te stellen die kunnen worden gebruikt om elke gewenste communicatie te versleutelen. Beveiliging wordt gegarandeerd door de unieke eigenschap dat kwantumcorrelaties alleen kunnen worden gedeeld tussen de apparaten die ze hebben gemaakt, ervoor te zorgen dat geen enkele hacker ooit de sleutel kan leren.

Het team gebruikte twee methoden - machinaal leren en causale gevolgtrekking - om de test voor het niet-hackbare communicatiesysteem te ontwikkelen. Deze aanpak distribueert geheime sleutels op een manier die niet effectief kan worden onderschept, omdat via de kwantummechanica hun geheimhouding kan worden getest en gegarandeerd.

"Ons werk kan worden gezien als het creëren van de software die zal draaien op hardware die momenteel wordt gebouwd om het potentieel van kwantumcommunicatie te realiseren. In toekomstig werk, we willen graag samenwerken met partners in het Britse nationale programma voor kwantumtechnologieën om dit verder te ontwikkelen. We hopen onze kwantumnetwerkbenadering de komende jaren uit te proberen, ’ concludeerde dr. Lee.

Het team erkent dat een niet-hackbaar netwerk op dezelfde manier kan worden misbruikt als huidige netwerken, maar benadruk dat er ook een duidelijk voordeel is aan het waarborgen van privacy.