Beveiliging quantumnetwerken wordt taaie klus

Wetenschappers zijn druk bezig met onderzoek naar quantumcomputers, maar moeten daarbij rekening houden met verregaande gevolgen als er iets misloopt met een dergelijke futuristisch systeem. Volgens onderzoekers kan een enkele leesactie op een qubit ervoor zorgen dat het hele netwerk gereset moet worden. Qubits hebben namelijk de eigenschap dat elke actie die erop ondernomen wordt ervoor kan zorgen dat deze van status verandert. Daniel Lidar en Lian-Ao Wu, twee wetenschappers die zich met deze problematiek bezighouden, stellen daarom voor dat berichten over een quantumnetwerk met willekeurige vertragingen verstuurd worden, waarbij de tijd tussen twee legitieme boodschappen gevuld wordt met randomdata. Hun onderzoek heeft aangetoond dat de kans op een succesvolle aanval hierdoor drastisch verkleind wordt, terwijl de prestatievoordelen van quantumnetwerken behouden blijven.

Het kernwoord bij deze beveiligingsproblematiek is 'entanglement'. De quantumtoestand van een qubit kan namelijk niet gekopieerd worden, wat betekent dat twee registers in een quantumcomputer nooit een kopie van dezelfde waarde kunnen bevatten. Bovendien zorgt het lezen van de toestand van een qubit ervoor dat die toestand verandert. Als de desbetreffende qubit 'entangled' is, wordt bij het lezen ervan ook de waarde van de partner-qubit bepaald. Dit alles zorgt ervoor dat er nog heel wat werk voor de boeg is om de integriteit van dergelijke systemen te kunnen garanderen. Hoewel de ontdekking van de twee wetenschappers het systeem beter bestand maakt tegen aanvallen, is het geen sluitende oplossing en blijven quantumnetwerken - en dus ook quantumcomputers - dan ook nog even toekomstmuziek.

Reacties (33)

[Thwuck]

Voor diegenen die wat achtergrondinformatie nodig hebben.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Kwantumcomputer

Als ik het artikel goed begrijp, zien de wetenschappers het volgende risico: als een qubit in een kwantumnetwerk een 'illegale' waarde krijgt, verspreid dit effect zich potentieel over het complete netwerk. Vergelijk dit met een buffer-overflow aanval: door gebruik te maken van een zwakte in de implementatie kunnen kwaadwillenden de werking van het systeem verstoren. Bij een reguliere computer is dat slechts de waarde in een paar geheugencellen, maar bij een kwantumcomputer escaleert dat door de manier waarop de cubits verbonden zijn. Processor en geheugen zijn daar in feite een en hetzelfde ding. Als je het geheugen verstoort, verstoor je ook de werking. En dus moet je de boel resetten.

[Verwijderd]

Inderdaad lastige materie: stel je voor dat elk nulletje op je harddisk in een 1 veranderd na het lezen en andersom.

Dan moet je twee keer gaan lezen of zo? Of met paren gaan werken? Of je hele image weer terug zetten na een leesactie

[Postman]

Wat jij nu zegt over elk nulletje een 1 laten worden zou nog werkbaar zijn. Je hoeft dan immers alleen de boel telkens om te keren.
Ik vrees echter dat de problemen die nu ontstaan er voor zorgen dat er gedeeltelijk een aantal nulletjes in een 1 veranderd en omgekeerd. Of nog erger, er ontstaat de gevreesde 2. En nee dit is geen geintje, een 2 kan in principe ontstaan, zeker als je praat over quantumcomputers.
Misschien toch beter op moeten letten vroeger tijdens de les Bedankt voor de correcties mensen!

[Thwuck]

Sorry Postman, maar een 2 kan niet ontstaan. Ook niet in een qubit. Wel kan er een toestand ontstaan van 0 en 1 tegelijkertijd, maar dat is iets heel anders.

[Verwijderd]

Quantum computers kennen toch een 0 en een 1 en nog iets ertussenin? Zou je dat dan geen halfje noemen

Een qubit kan bijvoorbeeld 30% 0 en 70% 1 zijn

[EnsconcE]

Daarvoor heb je wel de qutrit nodig:
http://en.wikipedia.org/wiki/Qutrit

zolang het bij qubits blijft is het probleem nog niet zo complex als jij zegt.

[[TazZ]]

Ben ik nu de enige, of zijn er meer mensen die helemaal niets snappen van wat er in de tekst staat?

Erg interessant hoor, dat die quantumnetwerken problemen krijgen met beveiliging doordat de qubits veranderen als ze gelezen worden, maar misshcien eerst wat meer achtergrondinformatie?

[frickY]

Ik kan inderdaad ook niet helemaal volgen waar het overgaat. Van veranderende toestanden naar beveiligingen tegen aanvallen.
Welke aanvallen en hoe zich dat verhoud met de wijzigende staat van de qubit ontgaat me.

[SuperDre]

De wetenschappers zelf begrijpen het ook maar amper. LOL.. het is gewoon ingewikkelde materie..

[kodak]

Waar het om draait: beveiliging is een combinatie van beschikbaarheid, correctheid en vertrouwelijkheid. Met quantumnetwerken is het moeilijk om correctheid en beschikbaarheid te garanderen omdat alle data enorm van elkaar afhankelijk is en maken van backups daarom ook onmogelijk zou zijn.

[apa]

Nu begrijp ik toch iets niet meer: ik dacht dat een qubit (qua gebruik) overeenkwam met een normale bit, maar dat er daarnaast een soort status-indicatie was die niet gelezen of gemanipuleerd kan worden zonder die te veranderen. De status-indicatie kan bij ontvangst vergeleken worden met de waarde ervan bij verzending (hoe bepaalt de zender trouwens wat de status is bij verzending?!): als die verschilt, dan werd de data benaderd sinds verzending.

Dit systeem laat toe te achterhalen dat er geknoeid wordt/werd, maar is geen beveiliging.

Hetgeen ik hieruit begrijp is dat wetenschappers nu voorstellen een vorm van scrambling te gebruiken om de data te beveiligen?!

[the_stickie]

Wat jij bedoelt is het inzetten van quantum-effecten voor encryptie. Dan gaan 2 "normale" pc's data versturen waarbij de sleutel beveiligd wordt dmv quantumeffecten. Er wordt dan gebruik gemaakt van entangled fotonen, die dus beiden dezelfde toestand hebben en behouden, ook als één van beiden gelezen (en dus aangepast) wordt. Op die manier kan je absoluut veilig een sleutel uitwisselen...

De probleemn die in dit artikel aangehaald worden, hebben, zover ik begrijp, te maken met quantumcomputers (dus niet met encryptie). Als 2 quantumcomputers communiceren wordt integriteit van de gegevens van wezenlijk belang: hoe weet je 100% zeker dat de data die computer A naar computer B verstuurd heeft intact is, als je noch op computer A, noch op computer B die data kan controleren zonder daarbij de data waar het om gaat te vernietigen.
Dat lijkt me een lastige kwestie

[j0bro]

Ik las in de Computable van deze week dat juist een stel Belgische en/of Nederlandse geleerden erin geslaagd waren om de spin van een elektron te 'setten' en uit te lezen, zonder invloed op de status ervan uit te oefenen. Zeg maar de oplossing voor het hele probleem dat in deze nieuwspost geschetst wordt. Ik kan alleen jammer genoeg zo gauw de bron niet vinden. Iemand?

[Verwijderd]

Het waren geleerden van de TU Delft.

http://www.tudelft.nl/liv...b3ca-acbe48c87696&lang=nl

[0vestel0]

Volgens mij verzinnen deze academicy alleen maar moeilijke termen en constructies om zelf lekker bezig te blijven zonder dat iemand hen stoort met onzinnige vragen als "wanneer is mijn quantum computer klaar?"

Beetje zoals het reclame filmpje van onze groene bierbrouwer. What happened to all the money for cloning in holland. Vervolgd door het kloonen van 2 flesjes bier ;-)

[Verwijderd]

Leg jij het dan maar eens in simpele bewoordingen uit. Het is gewoon ontzettend ingewikkeld, wat geeft dat?
Ik denk dat je kritiek heel anders is zodra jouw eerste quantumcomputer op je bureau staat

[Verwijderd]

Als wij dat in onze eindige levens nog mee mogen maken.... volgens mij zijn deze dingen nog behoorlijk toekomstmuziek, wat denk ik voorlopig nog geen realiteit gaat worden... de eerste voorspellingen lijken misschien positief.. maar volgens mij zijn er nog heel wat spreekwoordelijke aapjes die uit de mouw moeten komen!

[Jefrey Lijffijt]

[sarcasme = aan]
Gelukkig werkt de politiek eraan dat in Nederland wetenschappers zich niet meer bezighouden met zulke onzinnige fundamentele wetenschap.
[sarcasme = uit]

[Verwijderd]

Definieer onzinnig. In feite is bijna alles wat door mensen gedaan wordt 'onzinnig'. Iedereen heeft zo zijn eigen interesses, en zolang iets niet ten koste van jouzelf gaat, hoef je je er toch niet druk om te maken?

[Sisko]

Ehm, hij heeft het over het klonen van bierflesjes hoor? En als dat betaald zou worden middels subsidies, dan gaat dat wel degelijk ten koste van jouw belasting geld.

[Sibylle]

kom jij dan maar eens een half jaar op de TU kwantumvakken volgen.
Het is allemaal niet zo triviaal als bij normale computerfysica. Hier zijn veel meer ingewikkelde processen, het lijk meer arbitrair.

Wetenschappers die bezig zijn op dit soort gebieden, zijn bezg met het grensverleggende werk. Dat kost tijd en geld. Totdat de eerste goed werkende prototypes komen zal het onderzoek niet al te snel kunnen gaan, helaas.

[Andros]

Goede uitleg van dat plaatje ook. "Technologische spullen"

[Thwuck]

Wat had je dan willen lezen? Aanstraling van een kristal met qubit structuur door een lees- en een schrijflaser?

[Andros]

Eigenlijk wel ja, steken we meer van op nietwaar?

[Sorcerer8472]

Ook deze beveiliging zal ooit gekraakt worden, ook al is het een inherent onderdeel van een natuurwet: er zijn altijd wel manieren te vinden om die om te buigen en alsnog via een 'maas in de wet' ongemerkt af te kunnen luisteren.

Het lijkt me sowieso verstandig om een soort crc in te bouwen en om beveiliging niet enkel afhankelijk te laten zijn van lauter natuurkunde: het gebruik van conventionele encryptie lijkt me niet onverstandig bij gevoelige data, zoals dat nu in 'normale netwerken' ook gebeurt.

[Verwijderd]

Jongen, bij de eerste werkende quantum computers kan je dag zeggen tegen alle conventionele beveiliging die je hebt. Alle algoritmes die nu worden gebruikt om je gegevens te versleutelen zijn zo te ontsleutelen met een quantum computer.

[Munters]

Om nu te zeggen "zijn zo te ontsleutelen" gaat wat te ver.
Quantum computers kunnen (nu nog in theorie) bepaalde wiskundige problemen heel snel oplossen. Maar vooralsnog ziet het er naar uit dat er geen kant-en-klare quantum machine klaar zal staan. Er zal altijd een specifieke oplossing gebouwd moeten worden. En dan heb je het toch altijd over een paar weken.

[Verwijderd]

Ik gok nog een jaartje of 10 a 15 jaar, dan zullen ze met de eerste basis quantum netwerken of iets wat erop lijkt aankomen. Dan nog een DNA computer erbij, en hoppa, snel en superveilig.

[BorgMan]

Ik snap er écht de ballen niet van. Wie kan dit stukje vertalen naar ABN?

Het zou er natuurlijk mee te maken kunnen hebben dat ik nog niet zo veel gegeten heb en mn brein nog niet zo snel functioneerd...