Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Wetenschappers willen vier Nederlandse steden in quantumnetwerk verbinden

Door , 65 reacties

Delftse wetenschappers zijn erin geslaagd een belangrijk obstakel voor de vorming van niet af te luisteren quantumnetwerken weg te nemen. Ze achten het mogelijk binnen vijf jaar vier grote steden in Nederland in een vroege versie van een quantumnetwerk te verbinden.

Wetenschappers werken al langer aan quantumnetwerken, gebaseerd op het idee dat de verbindingen niet zinvol af te luisteren zijn vanwege de eigenschap dat een meting de quantummechanische staat, en daarmee de communicatie, verstoort. Zo zijn er experimenten met de verzending van quantum-sleutels over glasvezels, gebaseerd op fotonen.

De onderzoeksgroep van Ronald Hanson bij het Delftse QuTech gooit het over een andere boeg. Hij behaalde al spectaculaire resultaten met verstrengelde informatie tussen twee elektronen in twee diamanten, 1,3 kilometer van elkaar verwijderd. Verstrengeling is de mysterieuze quantumfysische verbinding tussen deeltjes; een meting aan het ene deeltje heeft direct, instantaan, invloed op het andere, ongeacht de afstand. "De informatie bevindt zich als het ware op beide plekken tegelijkertijd en gevoelige informatie hoeft daardoor geen weg af te leggen", legt Hanson uit.

Hoewel de wetenschapper aantoonde dat verstrengeling op grote afstand in stand blijft, zijn de verbindingen nog te zwak voor gebruik voor netwerken: knooppunten in de netwerken, essentieel voor de doorgifte, hebben een verstorende werking. Het team van Hanson ondervangt dit op een slimme manier, door een van de kernspins in iedere diamant te gebruiken om verstrengelde informatie tijdelijk op te slaan.

Zo kunnen ze uit een zwakke verbinding twee verbindingen realiseren en die kunnen ze combineren tot een sterkere verstrengelde verbinding. "Een beetje zoals whisky wordt gedistilleerd uit lager-alcoholische basisingrediënten", aldus Hanson, die benadrukt dat de distillatie herhaald kan worden tot de juiste sterkte bereikt is.

Ze gebruiken dus kernspins als geheugen, zonder dat deze verstoord worden door nieuwe verbindingen tussen de elektronen, wat de mogelijkheid opent bij internetknooppunten nieuwe verbindingen op te zetten. Volgens Hanson is distillatie van verstrengeling essentieel voor de toekomst van een quantuminternet met vele quantumverbindingen van hoge kwaliteit. Binnen vijf jaar denken ze een netwerk te kunnen ontwikkelen dat Delft, Den Haag, Leiden en Amsterdam verbindt.

De onderzoekers publiceren hun bevindingen onder de noemer Entanglement Distillation between Solid-State Quantum Network Nodes in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

Olaf van Miltenburg

Nieuwscoördinator

Reacties (65)

Wijzig sortering
Ik dacht dat ik redelijk intelligent was maar zelfs het jip en jannekke verhaal is te ingewikkeld voor mij.
Het klink mij als tovenarij. Hoe kan er verstrengeling tussen 2 apparte diamanten zijn op zon afstand.
Dan moet er toch een bepaalde communicatie tussen zitten.... Maar hoe dan?

Wel hele interesante materie, ga ik eens verder in verdiepen....
Het is geen verstrengeling tussen twee hele diamanten, alleen maar tussen elementaire deeltjes in die diamanten. Die zijn op plaatsen verontreinigd (met stikstof atomen, werd genoemd) waardoor fotonen er precies daar vat op hebben. Je kan twee verstrengelde fotonen hebben die hun verstrengeling doorgeven naar de elementaire deeltjes in de diamanten. Ene foton naar de ene, andere foton naar de andere diamant...
Door fotonen als tussenpersoon te gebruiken die verdwijnen bij het tot stand komen. In die zin snap ik de analogie wel, die fotonen zijn nodig om de verstrengeling tot stand te brengen en daarna kunnen ze opkazen. Maar dat er dan zonder ogenschijnlijke communicatie een verbinding bestaat tussen die electronen, dat gaat mijn hersenpan te boven, maar ook Ronald Hanson heeft er moeite mee, in die zin hoeven wij ons niet te schamen.

Maar dit gaat de logische gedachtegang bij mij ook te boven. Ik zeg vaak "niks gaat vanzelf", maar als die verstrengeling er is, lijkt dat toch WEL zo te zijn. En ik geloof dat niet, er moet iets zijn wat we nog niet herkennen of meten als kracht. Net zoals ik denk als de bel gaat: "Als het maar niet mijn schoonmoeder is". En wat denk je? Wel dus. :? ('t is een bar lief mens overigens). Of dat je tegelijk met je lief een liedje gaat zingen/neuriën. Ik geloof niet dat dat toeval is. Of dat je denkt dat je je beste maatje even moet bellen en de telefoon rammelt met je maatje aan de lijn ... Dat kan toch ook niet "zomaar" gebeuren?

D'r is gewoon meer dan wij nu weten ...

[Reactie gewijzigd door Houtenklaas op 1 juni 2017 23:07]

Dat komt gewoon omdat je bepaalde zaken onthoudt en andere vergeet, al de keren dat je voorgevoel niet uitkomt vergeet je maar de keren dat het toevallig wel lukt onthoud je.

Negatief ingestelde mensen zullen zo bvb enkel de keren dat ze in de winkel de verkeerde rij kiezen bij de kassa onthouden en dan volhouden dat ze altijd pech hebben.

Confirmation bias heet dit principe, let er maar eens op bij jezelf dan zie je dat het gewoon allemaal toeval is.
Ik geloof voor de volle 99% dat het geen toeval is, en dat heeft overigens niets te maken met een rij voor een kassa, daar zitten enorm veel variabelen in die de rij besturen. Dingen zoas @MeTheOne2008 hieronder meldt of iets wat mijn vrouw meemaakte op vakantie. Die zou naar de oostkust van de US gaan. Gaat ze (ik kende haar toen nog niet) ineens ter plekke daar naar de westkust. Een vriendin die naar Azië zou gaan besluit kort daarvoor met een andere vriendin ook naar de US te gaan. En mijn lief komt haar vervolgens op straat tegen in LA. Terwijl ze beiden wisten dat ze naar de oostkust / Azië zouden gaan. Toeval? Tuurlijk, kan, maar uiterst ongeloofwaardig.

Maar goed, mijn boodschap, ik ben er van overtuigd dat er meer krachten zijn in ons universum die we totaal niet kennen. Misschien dat daar ook wel "geloof" bij om de hoek komt kijken omdat wij mensen het dan toch kunnen "verklaren" ...
Het lijkt ongeloofwaardig als je de kans voor enkel je lief en haar vriendin berekend.

Het wordt stukken geloofwaardiger als je het bekijkt op wereld wijde schaal en berekent wat de kans is dat twee random vrienden ergens zo op die manier elkaar ontmoeten.
Onwaarschijnlijke dingen gebeuren de hele tijd. Het zou veel onwaarschijnlijker zijn als onwaarschijnlijke dingen niet zouden gebeuren.
Dat vind ik vrij onwaarschijnlijk :) Het lastige - vind ik - is dat ik mezelf een uiterst logisch mens vind en dat alles verklaarbaar kan en moet zijn. Tja, dan is dit net het verkeerde onderwerp :)
Mja, echt onwaarschijnlijk is het niet. Als je een dobbelsteen met 100 kanten hebt, is het zeer onwaarschijnlijk dat je meteen een 15 gooit (1%). Als je echter 100 van die dobbelstenen hebt, dan is de kans heel veel stukken groter.

Mensen zijn die dobbelstenen, en alles wat ze doen zijn een worp. AdaptorLive en MrFrans hebben dus helemaal gelijk; dat je vrouw toen die vriendin tegenkwam is een (in isolatie) zeer onwaarschijnlijk iets waarvan je kunt verwachten dat dat eens in de zoveel tijd gebeurt. Gewoon een stukje (uiterst logische!) statistiek.
De vergelijking met de dobbelsteen gaat hier natuurlijk mank, één straat verderop had het niet plaatsgevonden. De factor "plaats" speelt een grote rol die je bij dobbelstenen niet hebt. Maar daar gaat het ook niet om, wat bij mij er niet in wil is dat er zonder - ogenschijnlijke communicatie - er toch blijkbaar overdracht is. En daar denk ik dan ... Whut? :)
De vergelijking met de dobbelsteen gaat daarom juist perfect op, want locatie zit natuurlijk al verwerkt in het concept van "minieme kansen". De wet van gemiddelden zegt dat extreem kleine kansen (zoals die ontmoeting) geheid uitkomen met genoeg tijd en gelegenheid, dus extreem onwaarschijnlijke toevalstreffers als deze zijn onvermijdelijk.

Daarbij is het nog niet eens aannemelijk gemaakt, laat staan aangetoond, dat er überhaupt "overdracht" is geweest, dus het lijkt het heel sterk op dat je bezig bent met een bijgelovige cirkelredenatie die voortkomt uit het feit dat onze breinen niet makkelijk denken in getallen als miljarden mensen die elk duizenden dingen op een dag denken en doen. :)
Je hoeft er niet vaag antroposofisch over te gaan doen. Er is gewoon een groot verschil tussen wat er op macro- (onze "realiteit") en microniveau (atomen, fotonen, etc) gebeurt. Een foton kan zich als golf gedragen i.p.v. een deeltje en in die toestand bestaat het niet ergens, maar is het een mogelijkheid die zich op meerdere plaatsen tegelijk bevind. Een stoel of tafel doet dat niet. Andere afmetingen, andere natuurwetten.
Yup, denk ook dat dingen die nu als onzin of toeval gezien worden in de toekomst gewoon wetenschappelijk verklaarbaar zijn. Kwestie van open-minded zijn en out of the box kunnen denken. En dat is voor velen heel moeilijk.
Ik deel jouw ervaringen, ik durf te beweren dat dit soort ervaringen zeker niet berust op toeval.
Ik heb het net even te vaak meegemaakt dat iets ''toevallig'' gebeurt.

Voorbeeld:

Ik ben op vakantie in Duitsland. Zitten bij een restaurant. Mijn dochter zegt opeens (2 jaar)
Opa is dood !
Ik wordt later gebeld door mijn zus dat mijn vader is overleden (op tijdstip dat dochter dit riep).

Ra Ra Hoe kan dit ....???

En zo heb ik nog wel wat voorbeelden.
Ben verder niet gelovig, maar mijn moeder is hetzelfde overkomen. Ging op vakantie en voelde zich helemaal net op haar gemak en nam contact op. Dit precies op het moment dat (ook in dit geval) opa overleed.

Als iemand nog elke week zo'n gevoel heeft kan het toevallig een keer gebeuren, maar iemand die heel nuchter is en nooit zulke gevoelens heeft en dan ineens een gevoel dat er iets is gebeurd.... Blijft vaag.

[Reactie gewijzigd door Fairy op 2 juni 2017 16:03]

Ra Ra Hoe kan dit ....???
Je dochter en haar oma waren verstrengeld.


Any how, ja quantummechanica is echt, en het werkt allemaal, en niemand weet waarom of kan het begrijpen. Een beetje als na Newton we het effect van zwaartekracht konden uitrekenen maar hij kon niet uitleggen waarom.
Geef het wat tijd. Vroeg of laat staat komt er een dieper inzicht en dan is uit te leggen hoe en waarom.
Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.
Arthur C. Clarke

[Reactie gewijzigd door Durandal op 2 juni 2017 17:31]

Ha Ha jij was ook even ''verstrengeld'' ik had het over dochter en OPA, LOL
Misschien interessant:
wat meer achtergrond over verstrengeling.

Mogelijk ben je al bekend met het begrip dat deeltjes 'lading' kunnen hebben (+ en -).
Dit is een eigenschap van een deeltje.
Nu hebben elementaire deeltjes nog een andere eigenschap; deze wordt 'spin' genoemd.
(deze spin heeft niks met draaiing te maken, maar wordt wel vaak zo afgebeeld).
Bij deeltjes genaamd fermionen heeft deze spin een halftallige waarde (1/2, 3/2 enz). Deze waarden kunnen ook negatief zijn; dit zou je kunnen zien als 'draaiien met de klok mee of tegen de klok in' (wederom; het is geen echte draaiing).

Binnen de kwantummechanica is er een 'wet': het Pauli Uitsluitingsprincipe.
Deze wet vertelt dat 2 deeltjes niet in dezelfde (quantum)toestand kunnen bestaan.
Als er een paar fotonen (wat fermionen zijn en dus halftallige spin hebben) ontstaan kunnen deze niet exact hetzelfde zijn. Dit betekent dat het ene foton spin 1/2 zal hebben en de andere spin -1/2.
Nu speelt onzekerheid binnen de QM een grote rol; totdat je het foton meet, weet je niet welke spin het foton heeft, sterker nog; het heeft nog geen bepaalde spin maar beiden waarden tegelijkertijd. (Dit is het voorbeeld van schrödingers kat.)
Zodra je foton 1 meet en deze neemt waarde +1/2 aan, dan weet je dat het andere deeltje waarde -1/2 heeft. Dit gebeurt instantaan. Het is alsof het andere deeltje 'weet' dat je het ene deeltje hebt gemeten.
totdat je het foton meet, weet je niet welke spin het foton heeft, sterker nog; het heeft nog geen bepaalde spin maar beiden waarden tegelijkertijd.
...
Zodra je foton 1 meet en deze neemt waarde +1/2 aan, dan weet je dat het andere deeltje waarde -1/2 heeft. Dit gebeurt instantaan. Het is alsof het andere deeltje 'weet' dat je het ene deeltje hebt gemeten.
Hoe weet je dat dat instantaan gebeurt en niet bij het meten van het tweede deeltje?
En vraag 2, hoe weet je dat die spin 'onbepaald' is voordat je het meet (kan al bepaald zijn bij het ontstaan van de twee fotononen?)?
Sorry voor de late reactie.


Goede vragen.
De deeltjes bevinden zich voordat je meet in een kwantumtoestand (ze hebben beiden waarden tegelijk). Dit wordt beschreven met een golffunctie; het meten zorgt er voor dat de golffunctie 'instort' en het deeltje een waarde aan neemt.

In de natuurkunde zijn er een aantal belangrijke 'behoudswetten'. Een goed voorbeeld hiervan is de wet van behoud van lading. Bij een experiment zul je nooit achteraf meer of minder (totale) lading hebben dan waarmee je begon.
Dit geldt voor nog een aantal eigenschappen.

áls het zo zou zijn dat het tweede deeltje pas de waarde aan neemt zodra je deze zou meten, zou dit betekenen dat er behoudswetten worden overschreden.
Ook is het met experiment aangetoond dat de 'communicatie tussen deze deeltjes' veel sneller dan het licht gebeurt. Er is uiteraard altijd een onzekerheid in experimenten, waardoor het aantonen dat dit écht instantaan is een grote uitdaging is.

Jouw tweede vraag is wederom een goede (en eentje die Einstein zelf ook stelde).
Einstein vergeleek dit met twee handschoenen. Stop elke handschoen in een doos en verdeel de dozen willekeurig. Je weet van tevoren niet in welke doos welke handschoen zit, maar zodra je één doos opent weet je gelijk welke in de andere doos zit.
Als dit hetzelfde zou zijn met (in dit geval fotonen) zouden er in een foton 'verborgen variabelen' moeten zitten die dit beschrijven. Een jong natuurkundige (Bell) heeft een experiment ontworpen waarmee de aanwezigheid van deze verborgen variabelen getest kan worden.
Een simpele uitleg van dit kun je hier vinden:
https://www.youtube.com/watch?v=ZuvK-od647c

Ook goede informatie heeft dit kanaal:
https://www.youtube.com/watch?v=tafGL02EUOA
Bedankt voor je antwoorden :)
Als je er katten er wil bijhalen is het eigenlijk zo dat je weet dat er twee dozen tegelijk gevuld zijn en in de ene doos zit een witte kat en in de andere een zwarte. Maakt niet uit of de dozen daarna in verschillende steden terecht komen, zodra je één doos opent weet je ook wat voor kat er in de andere zit/zat. Wanneer je daarna een andere kat in jou doos stopt maakt het echter niets meer uit voor de doos in de andere stad want de verstrengeling is verbroken.
Zelfs Einstein had er heel veel moeite mee en noemde het: Spooky Action at a Distance.

Quantummechanica is nogal een heel erg lastig onderwerp. Heb er zelf redelijk wat over gelezen en video's over gezien, maar ben er maar mee gestopt. Ik zal het toch nooit begrijpen. De normale fysieke wereld en hoe die werkt stopt compleet zodra je bij quantummechanica aankomt. Simpele logica werkt dan ook totaal niet meer.
no worries, heeft niets met intelligentie te maken maar met je mindset.

het allerbelangrijkste is om te onthouden dat op quantum niveau (extreem kleine) gewoon andere natuurwetten gelden dan in onze belevingswereld.

onze klassieke natuurwetten snapt ook niemand. we nemen ze simpelweg aan voor waar omdat we het kunnen meten... maar dat betekend niet dat we ook begrijpen waarom die wetten zijn zoals ze zijn.

ook niet helemaal waar, we weten ook waarom die wetten zo zijn.
het heeft te maken met de samenstelling van de 'materie' die zich in de speldenprik bevond van datgene wat oerknalde.

een andere verhouding daar in had tot compleet andere natuurwetten geleid.

sterker nog, het universum bestaat puur enkel en allen omdat het niet perfect is. de verhouding deeltjes en antideeltjes was niet gelijk namelijk... ja tot op 99.99999999 %
de 'materie' (elementaire deeltjes) waar het universum uit bestaat is dus de overgebleven 0.00000000001% (give or take)

als de verhoudingen precies gelijk waren geweest was er niets geweest omdat alle deeltjes teniet werd gedaan door de anti-deeltjes

er van uit gaande dat er oneindig veel universa bestaan zou dat inhouden dat ieder universum andere natuurwetten heeft en ons universum bij puur toeval zo'n verhouding heeft dat materie uberhaubt bestaat in een vorm waar leven mogelijk is.

we kunne dit alleen afleiden uit het bewijsmateriaal om ons heen maar begrijpen nooit.

daar hebben we god voor uit gevonden.

wat pas echt mind boggeling is, is of zwarte gaten oerknallen zijn en nieuwe universa vormen en ons universum dus een zwart gat is in een ander universum en of er in dat moeder universum de grondstoffen/design van leven is meegeven dor dat zwarte gat door een daar levend intelligent ras.

[Reactie gewijzigd door GiLuX op 2 juni 2017 12:03]

Een van de verschillen zou zijn dat de oude natuurwetten deteministisch zijn terwijl die quantummechanica meer stochastisch zou zijn ('god dobbelt niet' volgens Einstein).
Maar dat is niet zo'n probleem voor mij: ik ben zowel thuis in 'wiskunde B' als in 'wiskunde A' (heet dat nog zo op de middelbare school?).
Dat hele schroedinger's kat verhaal bestaat voor mij in de context van incured-but-not-reported schade voor een verzekeraar (was al normaal in de gouden eeuw: een schip verzekeren kon in principe tot het weer terug in de haven lag. Verzekeren draait niet om 'schade in de toekomst' maar om 'nog niet gemelde schade, meestal in de toekomst maar niet perse')

Ook het idee van verschillende modellen voor verschillende schalen vind ik geen probleem: er is bijv de fringe-theorie dat het heelal op kleinere schaal een andere dimensie heeft (zoiets als een opgetrommeld tapijt: als je inzoomt gaat dat van 3-dimensionaal naar een 1-dimensionaal draadje).
Vind ik allemaal nog steeds geen probleem. Zou voor mij juist goed verklaren waarom 2 punten die ogenschijnlijk ver uit elkaar liggen toch sterke invloed op elkaar hebben.

Maar dan nog snap ik dus geen hout van die hele quantum-mechanica: hoe die 'communicatie op afstand' nou echt werkt. En zal ik denk ik eerst een praktische reproduceerbare toepassing moeten zien voor ik überhaupt echt 'erin geloof'.
einstein was een rebel die alle toen 'geijkte' modellen in twijfel durfde trekken.
helaas op latere leeftijd verviel hij zelf in de starrigheid die hij zijn eigen professoren verweet. hij was in de eerste helft van zijn leven zijn tijd ver vooruit en had theorieën die voor de meeste op dat moment hooggeleerden in hun mening volkomen idioot waren. later toen de quantum mechanica echt moment kreeg dacht Einstein dat het niet 'nog' gekker kon en verviel dus in dezelfde denkpatronen van zijn voorgangers. dit is prima. zo werkt het nu eenmaal. er zijn voor en na einstein tal van einsteins geweest. sommige vallen niet op andere bedenken hetzelfde maar de eerste die het bedenkt krijgt nu eenmaal alle eer.
maw, als einstein het niet had bedacht had iemand anders het wel bedacht.

back on topic, zoals ik al eerder zei, deze materie valt niet te begrijpen, alleen te meten en te accepteren.

voor verstrengelde deeltjes hun afhankelijke staat is afstand geen factor. het is onmiddellijk en dat is nu bewezen en einstein zat er naast. hij hield vast aan zijn prestigieuze constante van lichtsnelheid en dat niets sneller kan.
dat klopt nog steeds. dus er is hier iets anders aan de hand.
zoals ik het begrijp is energie informatie. licht is energie en dus informatie. en als licht (informatie) niet sneller kan reizen dan lichtsnelheid hoe kan het dan dat verstrengelde deeltjes beïnvloedbaar zijn zonder dat daar informatie wordt uitgewisseld van de een naar de ander met inachtneming van de lichtsnelheid.

het is een beetje als inflatie theorie. sinds de big bang beweegt licht zich in alle richtingen met licht snelheid. he universum is zon 14 miljard jaar oud. toch kunnen we niet het oudste licht zien. dat komt omdat ondanks dat het licht zich perfect aan de licht snelheid houdt het weefsel van ruimte/tijd in het begin zich uitdijde als een ballon. en aangezien licht reist in het ruimte tijd weefsel kan het zich perfect aan de lichtsnelheid houden maar toch sneller gaan omdat het universum zichzelf opblaast.

het mooie van deze verstrengeling observaties is dat het dus nog steeds gekker kan.
hoe het kan is volgens mij nog niet duidelijk maar ben benieuwd hoe dit in het holografisch principe past.
kan iemand me vertellen over eventuele EMP's op dit soort netwerken?
We weten inmiddels wat een flinke zonnestorm voor effect kan hebben op moderne communicatie-systemen. Catastrofaal!
Wetenschappers werken al langer aan quantumnetwerken, gebaseerd op het idee dat de verbindingen niet af te luisteren zijn vanwege de eigenschap dat een meting de quantummechanische staat, en daarmee de communicatie verstoord.
De verbindingen zijn nog steeds prima af te luisteren te bemeten. Alleen door de 'verstoring' kan dat niet meer ongemerkt. Je kunt je afvragen of je daar echt iets mee opschiet.
Je kunt je afvragen of je daar echt iets mee opschiet.
Ja. Datgene wat afgeluisterd wordt is namelijk nog niet de daadwerkelijke data die verstuurd wordt. Voordat je sense kan maken van de data (die random is vanwege kwantummechanische eigenschappen) zul je klassieke communicatie moeten gebruiken, en op dat punt kun je al controleren of je afgeluisterd bent, en kun je de rest van de communicatie staken. Het enige wat de afluisteraar dan heeft is gewoon random data waar hij niets aan heeft :).
Als ik dit lees (bedankt voor je duidelijke uitleg) dan vraag ik me af: hoe gaan de veiligheidsdiensten en de politie reageren als dit echt mogelijk is? Backdoors zijn er niet, tappen kan niet (want controle), verbieden dan maar?
In het begin (zolang dit niet mainstream is) zal dit toch ook juist door en voor dit soort diensten gebruikt gaan worden.

En als er een verbod op komt, zal er echt wel een uitzondering gemaakt gaan worden voor hen. Dit is namelijk een mooie techniek voor hen, beetje de ideale droom. ;)

Maar goed, we zeggen nú dat het niet af te luisteren is, maar wie weet is dat over een aantal jaar wel weer anders. RC5 was bijvoorbeeld ook niet te kraken, MD5 zou ook geen duplicate hashes kennen, tot we jaren later RC5 kraakten en er gebleken is dat er wel degelijk duplicate hashes mogelijk zijn.

Zie bijvoorbeeld nieuws: RC5-72 project van start bij Distributed.net

[Reactie gewijzigd door CH4OS op 2 juni 2017 09:32]

Kwantumencryptie is fundamenteel anders dan klassieke encryptie technieken.

Elke vorm van klassieke encryptie is in principe te kraken. Er zijn namelijk eindig veel sleutels, dus je kan ze één voor één bij langs gaan totdat je de juiste gevonden hebt. In de praktijk kost dit echter zo veel tijd dat het niet de moeite waard is (als jij twintig jaar moet rekenen om uit te vinden wat ik zojuist gestuurd heb... tja, daar schiet je niet veel mee op). Als er zwakheden zitten in een encryptie techniek, dan zijn er mogelijk snellere manieren om de juiste sleutel te vinden. De afwezigheid van elke vorm van zwakheid is in principe niet te bewijzen, dus het beste dat we hebben zijn encryptie technieken waarvan er geen zwakheden bekend zijn.

Kwantumencryptie is gebaseerd op onze kennis van de natuurkunde. Als de huidige inzichten correct zijn (en ontelbare experimenten plus een grote verscheidenheid aan toepassingen suggereren dat dit het geval is), dan is het fundamenteel onmogelijk om kwantumcommunicatie af te luisteren zonder dat de communicerende partijen dat door hebben. Dat is de reden dat er zoveel interesse is in deze techniek.
Ik weet niet precies of dat onder klassieke encryptie valt, maar een 'one-time pad' is secure.
Goed punt. Een one-time pad is inderdaad onbreekbaar. Maar dan is de vraag natuurlijk hoe je die pad op een goede manier met elkaar uitwisselt.
Maar is het dan ook mogelijk over een afstand van tientallen/honderden kilometers dit te realiseren? Of moet je dan veel geld vrijmaken om allerlei verstoringen tegen te gaan, vanwege de diamanten?
Kortom, is dit (in de toekomst) haalbaar om internetverbindingen gegarandeerd te beveiligen over lange afstand tegen een redelijke prijs?

[Reactie gewijzigd door wouterg00 op 1 juni 2017 22:43]

Maar is het dan ook mogelijk over een afstand van tientallen/honderden kilometers dit te realiseren?
De afstand maakt totaal niet uit en is zonder vertraging. Voor gamers zeer interessant; Lag-vrij gamen over de hele wereld...

http://www.popsci.com/chi...ange-cryptography-forever

[Reactie gewijzigd door Swerfer op 1 juni 2017 22:54]

Ik denk dat het niet zo werkt. Einstein noemde het dan wel 'spooky action at a distance', maar er is geloof ik wel aangetoond dat de INFORMATIE overdracht nog steeds niet met een snelheid sneller dan het licht (in vacuüm) kan plaatsvinden. Helaas, nog geen Ansible dus...
Ik heb 2 linkjes toegevoegd en diverse documentaires gezien. Je kan wel 'sneller dan het licht' informatie versturen. Je verstuurd eigenlijk niets, het gebeurt gewoon. Niemand kan nog verklaren hoe het werkt, maar het werkt...

Zie https://www.bing.com/vide...0A8714E3C97CF3C544B3B402C

[Reactie gewijzigd door Swerfer op 1 juni 2017 23:07]

Sorry hoor, maar wat entry level documentaires gaan nogal voorbij aan de diepere wetenschappelijke nuance. Hoe kwantumverstrengeling geïnterpreteerd moet worden is nog altijd een punt van discussie. Maar over één ding zijn de wetenschappers het wel eens: FTL communicatie ermee kun je wel vergeten.

Je moet beseffen dat iets als "instantaan" eigenlijk betekenisloos is in de natuurkunde. Het is namelijk afhankelijk van je referentiekader of dingen tegelijk gebeuren of niet. Als jij op een bepaald punt staat, en honderd meter links van je is een blikseminslag, en 100 meter rechts van je ook, en het licht bereikt je op hetzelfde moment, dan zou je redeneren dat de twee inslagen op exact hetzelfde tijdstip plaatsvonden. Maar iemand die in een raket langs vliegt met enorme snelheid, en precies op het moment dat het licht van de bliksems je bereikt boven je hoofd vliegt, die zou redeneren dat de inslag van de ene bliksem eerder is dan de andere door relativistische effecten als tijddilatatie en lengtecontractie.

Belangrijk om te realiseren is dat niemand het fout heeft. Dingen die in het ene referentiekader tegelijk gebeuren, gebeuren in een ander referentiekader na elkaar. Dat betekent dus ook dat je met FTL communicatie een signaal terug in de tijd kunt sturen. Immers is er altijd een referentiekader waarin de aankomst van het bericht plaatsvindt vóórdat het bericht verzonnen is. En als je dan "instantaan" een bericht wil sturen, is dat dan instantaan voor de verzender, voor de ontvanger, of iets er tussenin?

FTL heeft zoveel implicaties voor causaliteit, dat het waarschijnlijk gewoonweg onmogelijk is.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 1 juni 2017 23:58]

Jij lijkt aardig verstand van de materie te hebben.

Waar kan ik als leek, op een toegankelijk manier, me inlezen over quantum mechanica? Ik snap het double slit experiment maar dan houdt het ook wel op.

Heb de colleges van Feynman geprobeerd maar dat werdt te snel te ingewikkeld.
Khan Academy is erg toegankelijk (wel engels)
https://www.khanacademy.org/science/physics

Als je dieper op de stof in wilt gaan kan je naar edx.org
https://www.edx.org/

Ze hebben daar voldoende te leren
https://www.edx.org/course?search_query=quantum

Hou er wel rekening mee dat edx.org een hoge snelheid kan hebben, dus twijfel niet als je iets niet volgt om dat op te zoeken buiten edx.org.
Ik heb er ook niet voor doorgeleerd oid, het is voor mij meer een hobby want ik vind het rete interessant. De colleges van Feynman heb ik idd ook geprobeerd, maar dan duik je er ook wel meteen heel diep in.

Ik ben persoonlijk wel fan van het werk van Sean Carroll, hij kan de materie erg goed brengen en heeft een hele rustgevende intonatie :). Er staat wel wat op Youtube, maar dat zijn vooral enkele introductory courses (maar daarom niet minder interessant, zoek naar "The Big Picture", "The Arrow of Time" en "Particle at the end of the universe"). Als je er iets dieper op in wilt gaan kan ik de DVD's erg aanraden, zoals The Dark Side of the Universe en Mysteries of Modern Physics: Time

Maar goed, zoals @daellat ook aangaf is dit met name "astrophysics", dus relativiteit e.d. Wat betreft QM heb ik er vooral veel boeken over gelezen (wat random shit op goed geluk op Amazon gekocht over het onderwerp, geen idee meer welke dat waren ;)). The Elegant Universe is wel een aardige basic documentaire.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 2 juni 2017 08:24]

Hij noemde overigens vooral ook principes van de relativiteit, niet zozeer quantum mechanica.
Ik denk dat het niet zo werkt. Einstein noemde het dan wel 'spooky action at a distance', maar er is geloof ik wel aangetoond dat de INFORMATIE overdracht nog steeds niet met een snelheid sneller dan het licht (in vacuüm) kan plaatsvinden. Helaas, nog geen Ansible dus...
Stel je hebt verstrengeling tussen twee deeltes, A en B. Wanneer je de status van A weet, weet je zonder vertraging die van B. Ook als je afstand vrij groot is, heb je direct je informatie. Sneller dan het licht dus? Niet echt, want de verplaatsing tussen deeltjes A en B is nog steeds gebonden aan de maximum snelheid van het licht. A en B moeten dicht bij elkaar zijn om zich te verstrengelen, waardoor de afstand pas groot wordt als A of B zich verplaatst (en zich houdt aan de maximum snelheid). Dat je daarna zowel bij A als B zonder vertraging hun status kunt bepalen is onwijs tof, maar de verplaatsing van de elementen heeft al plaatsgevonden.
"Heb je direct je informatie". Dat is het probleem, over welke informatie heb je het dan? Er is geen informatie-overdracht geweest, dus je kunt niets signaleren vanaf de ene kant naar de andere.

Deze toepassing in het artikel gaat niet over infomatie-overdracht sneller dan licht, maar hoe je niet-afluisterbaar op twee plekken hetzelfde random nummer kan krijgen. En in dat random zit de crux. Er zit geen informatie in een random getal.
Ender's game...
Verstrengeling kan niet gebruikt worden voor communicatie. Je kan het beter zien als op twee verschillende plekken intappen op dezelfde quantum random number generator.
De Chinezen hebben al een satelliet: https://www.vpro.nl/progr...k/wetenschappers/pan.html

Uitzending: https://www.npo.nl/the-mi.../14-05-2017/VPWON_1240594

[Reactie gewijzigd door Swerfer op 1 juni 2017 23:18]

Kwantum communicatie impliceert niet FTL communicatie. Kwantumstaat kun je overbrengen dmv verstrengeling, maar dat gegeven alleen is niet voldoende om te gebruiken voor overdracht van klassieke informatie. Daarvoor is namelijk nog altijd een traditioneel communicatiekanaal voor nodig die max de lichtsnelheid haalt.
Kwantum communicatie impliceert niet FTL communicatie. Kwantumstaat kun je overbrengen dmv verstrengeling, maar dat gegeven alleen is niet voldoende om te gebruiken voor overdracht van klassieke informatie. Daarvoor is namelijk nog altijd een traditioneel communicatiekanaal voor nodig die max de lichtsnelheid haalt.
Na het lezen van wat posts begrijp ik het dan hopelijk wel goed dat het dus wél mogelijk is om dingen als een encryptie key te communiceren? Het random gehalte is hier namelijk wenselijk en zolang beide kanten dezelfde key hebben (of partial voor een key) dan werkt dat toch goed?

Je hebt dan geen MitM meer lijkt me.

[Reactie gewijzigd door Donvermicelli op 2 juni 2017 07:08]

De afstand maakt totaal niet uit en is zonder vertraging. Voor gamers zeer interessant; Lag-vrij gamen over de hele wereld...
Informatie kan niet sneller dan het licht verstuurd worden, dus lag-vrij gamen gaat niet lukken.
Inderdaad, van de ene naar de andere kant van de wereld heb je altijd minstens rond de 60ms vertraging; dat is de tijd die licht nodig heeft om de aarde half rond te gaan.
Nee je kan dit niet gebruiken om informatie heen en weer te sturen. Het enige wat je weet is dat als jij deeltje A uitleest dat die dezelfde state heeft als deeltje B word uitgelezen. Maar welke state dit is is random. Daar kan je geen communicatie mee verichten zoals het internet.
Dat zou dan toch betekenen dat als jij de staat van deelte A aanpast, dit te zien moet zijn in de staat van deelte B? Dan kan je toch bits oversturen? (=informatie?)
Nee als je de staat aanpast zijn ze niet meer verstrengeld.
Dat zou mooi zijn. Nederland was het tweede land dat op het internet werd aangesloten (na Amerika).

Als deze techniek succesvol gaat zijn, dan hebben we een wereldwijde standaard en tevens primeur.
America first, The Netherlands second.
"Fine entangled double malts" Ze hebben in ieder geval humor :P Leuk te zien dat er weer een groep Nederlanders met zulke fundamentele wetenschap bezig zijn. En met een blik op een praktische toepassing. Helemaal mooi ;)

<edit>Nu ik nog eens nadenk over die quantum distillation. Als het globaal zo werkt als in het filmpje, kan je dus nooit een 100% quantum entangled paar deeltjes hebben. Je kan het hooguit benaderen. En ga je dan bijvoorbeeld een serie van zulke qubits gebruiken als basis voor een quantumencryptiesleutel dan is er dus altijd een (kleine) kans dat de daarmee verstuurde informatie niet ontsleuteld kan worden... Of is op zulk een niveau ook die kans gequantiseerd en is er gewoon wel een 100% entanglement te behalen? </edit>

[Reactie gewijzigd door jiriw op 1 juni 2017 23:07]

Dat van die 100% niet behalen was ook mijn gedachte. Of wordt deze fout opgevangen door checksums en error correction?

Een tweede probleem dat ik zag was zoals ze aangegeven het nieuwe memory deel. Kan dat niet vaker uitgelezen worden door een ander proces. Je leest dan wel niet onderweg uit maar op de eind of vertrek bestemming.
Checksums en error correction heb je natuurlijk niet in de key, dan zou je informatie over de sleutel moeten hebben, en die heb je niet.

Maar als je 20-voudig destilleert, heb je dus een nauwkeurigheid van 2^20 ~ 1 op de miljoen. Voor een key van 10.000 bits is de kans dat er dan 1 fout staat al erg klein, twee is ongeveer onmogelijk. Dus je kan zelfs 10.000 alternatieve keys proberen met steeds een bit geflipt.

Grap is, dit maakt het niet onveiliger....

Praktisch lijkt het me nogal, uh, uitdagend.
"Ze gebruiken dus kernspins als geheugen, zonder dat deze verstoord worden door nieuwe verbindingen tussen de elektronen, wat de mogelijkheid opent bij internetknooppunten nieuwe verbindingen op te zetten."

Heb geen kennis van deze materie maar als er een nieuwe verbinding gemaakt kan worden kan dat toch ook stiekum gedaan worden en is een backdoor een feit.
heb er ook geen verstand van, maar als ik het goed begrijp kun je niet "aftappen" op bestaande verbindingen zonder deze te verstoren, en krijg je dan niks nuttigs binnen
Die verstrengeling, gaat het dan om 1 bit eenmaal per elektron? Of is 1 verstrengeld elektronpaar meerdere malen te hergebruiken? En hoe snel zou dit hergebruik dan kunnen?

Zonder hergebruik moet je elke x tijd weer een doosje verstrengelde elektronen op de post doen, lijkt me best onhandig.

Verstrengeling is ook niet echt schaalbaar tov de huidige manier om een nieuwe connectie te maken :) Het zou wel handig kunnen zijn als secure dongle voor identificatie, ergens inloggen of banktransacties goedkeuren, dat doe je relatief wat minder vaak.
"If you think you understand quantum mechanics, you don't understand quantum mechanics." - Richard P. Feynman
Dit is natuurlijk allemaal geweldig, maar als je de illusie hebt dat de gemiddelde mens starks een quantum verbinding kan krijgen dan kun je nog wel eens bedrogen uit komen. Voor overheden is dit leuk, maar diezelfde overheden willen wel kunnen zien wat de bevolking verzend. Als er dus al quantum verbindingen komen dan zullen die toch op de een of andere manier inzichtelijk moeten worden gemaakt voor inlichtingen diesnten.
Ditzelfde geldt eigenlijk voor IPv6, dat wordt nog steeds niet (nauwelijks) uitgerold. Ik heb het vermoeden dat het feit dat dit moeilijker is om te monitoren in ieder geval 1 van de redenen is, naast uiteraard de investeringen in geschikte hardware bij ISP's, knooppunten enz.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.


Nintendo Switch Google Pixel XL 2 LG W7 Samsung Galaxy S8 Google Pixel 2 Sony Bravia A1 OLED Microsoft Xbox One X Apple iPhone 8

© 1998 - 2017 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Hardware.Info de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True

*