Marc Hulzebos (Eurofiber), Erwin Rademaker (Haven Rotterdam): ‘Veilige quantumnetwerken zijn geen toekomstmuziek’

Zowel Erwin Rademaker, senior programmamanager bij Port of Rotterdam, als Eurofibers Business Innovation Officer Marc Hulzebos houden zich bezig met innovaties voor de wat verdere toekomst. Onderdeel van deze blik op de toekomst is de inzet van quantum-technologie, volgens onder meer de Europese Commissie en de Nederlandse regering een sleuteltechnologie.

Quantumtechnologie telt grofweg drie hoofdelementen: computing, netwerken en sensoren. Ze hebben het element quantum gemeen, maar zijn verder drie volkomen uiteenlopende begrippen waar verschillende wetenschappelijke disciplines zich mee bezighouden. Een aanbieder van netwerkproducten gaat ook niet zomaar sensoren verkopen, om het verschil te schetsen.

Quantum-chips worden steeds beter en dit zal exponentieel versnellen de komende vijf tot tien jaar. Dit biedt veel mogelijkheden, maar ook uitdagingen. Quantum-computers kunnen hele goede codebrekers worden dankzij hun capaciteit om met qbits te werken (tegelijkertijd 0 en 1). De huidige encryptie gebruikt het factoriseren van grote getallen, wat met de huidige decryptie-methoden erg moeilijk te breken is. Kwantumcomputers zouden hiertoe veel makkelijker in staat zijn, wat voor grote veiligheidsproblemen kan zorgen.

Gevaar versus belofte

Quantum-communicatie, wat onder kwantumnetwerken valt, is al wat verder ontwikkeld dan kwantumcomputing, stelt Rademaker. “En waar het computingaspect ook een bedreiging vormt – voor encryptie – heeft kwantumcommunicatie (QKD, zie kader onderaan) een belofte in zich: niet te kraken. Nu niet door conventionele computers, maar straks ook niet door kwantumcomputers. En aangezien het Havenbedrijf tot kritieke infrastructuren in Nederland hoort, dienen wij onze communicatie te beschermen tegen de groeiende dreiging van criminele en statelijke actoren op het gebied van cyber.”

Het quantum-netwerkproject volgde op de ervaring van Havenbedrijf-partner Cisco met een succesvolle QKD-pilot, vervolgt Rademaker. “Voor ons als innovatie-afdeling was dit heel erg interessant, omdat het voldeed aan alle voorwaarden van een veelbelovende Horizon 3-innovatie (zie kader onderaan). Het technical readiness level – TRL - schurkte aan tegen ‘we kunnen naar de markt toe’, er werd al gezocht naar concrete use cases.”

Goede use case

In 2022 leidde dit tot een consortium dat met de belofte van quantum-communicatie aan de slag ging. Havenbedrijf Rotterdam (regisseur), Q*Bird (QKD-technologie), Single Quantum, Cisco, Eurofiber (glasvezel, datacenter), Portbase en InnovationQuarter. Portbase dient als communicatieplatform om alle communicatie binnen de haven te faciliteren en was dus bij uitstek geschikt als use case.

“Het project samen met het Havenbedrijf hebben we vanuit Eurofiber opgezet omdat we de betrokken kwantumtechnologie zoals die uit onsQuTech fieldlab kwam, praktisch wilden vertalen naar een use case”, schetst Marc Hulzebos. “Denk aan de berichtenuitwisseling die dagelijks op grote schaal plaatsvindt bij bedrijven op het terrein van het Havenbedrijf, intern en extern. In een twee jaar lopend project hebben we een minimal viable product (MVP) gebouwd. Nu kijken we naar de doorontwikkeling naar nieuwe klanten en nieuwe toepassingen.”

Lessons learned

Het in 2022 begonnen project mondde in 2024 uit in het eerste werkende quantum-netwerk. De evaluatie van de resultaten wordt momenteel afgerond, vertelt rademaker, maar er zijn al een paar duidelijke lessons learned:

• QKD is een beloftevolle technologie die elke vorm van afluisteren of kraken kan voorkomen.

• Er komt in zijn algemeenheid meer kijken bij het toekomstbestendig maken van kwantumveilige communicatie dan je denkt. Het is een intensief traject, waarvoor je meestal flink wat extra infrastructuur nodig hebt. Dit vergt investeringen, maar je kan gebruik maken van normale, bestaande glasvezels.

• Heel veel bedrijven hebben geen enkel besef wat er qua kwantumbedreiging vanuit de computerkant op hen af komt: het q-day fenomeen. Elk bericht dat je verstuurt, alle data die je opslaat, kan gekraakt worden. Bewustzijn op dit punt is heel belangrijk. Rademaker: “Dit gaan we tijdens de Quantum Tech Conferentie in Rotterdam eind september, begin oktober benadrukken.

• Cisco zou op basis van deze use case zijn secure key internetprotocol mondiaal gaan uitbreiden met deze technologie. “Als dat gebeurt, kunnen in de zeer nabije toekomst gebruikers technologie van aanbieders zoals Cisco dan voor zeer beveiligde communicatie gebruiken, zonder hiervoor zelf heel zwaar te hoeven investeren. “

Brug slaan

De toepasbaarheid is nu bewezen, stelt Hulzebos. Wel is er nog een flinke brug te slaan van de huidige use case naar naar algemeen geaccepteerde technologie. “Er is nog standaardisatie nodig, en ook certificering, om dit op brede schaal door te ontwikkelen. Projecten zoals die met het Havenbedrijf zijn echter essentieel om dit soort trajecten op te starten en te doorlopen.

Rademaker benadrukt dat het belangrijk is om niet alles kapot te testen, alvorens concreet aan de slag te gaan. “Wetenschappers denken altijd dat er nog niet genoeg getest is. Maar voor de meeste bedrijven maakt het niet uit hoeveel sneller een kwantumcomputer is dan een gewone computer. Elk bedrijf dat het kan betalen, wil zo’n computer direct kopen. IBM heeft nu een kwantumcomputer met 500 qbits in productie. Dat ding is misschien wel 100.000 keer sneller dan een gewone computer. Dus waarom wachten om in te stappen? Al die certificeringen gaan misschien nog wel 5-10 jaar duren.”

Hulzebos vult aan: “We zijn er mee aan de slag gegaan, en na twee jaar konden we zeggen: het werkt gewoon in het beveiligen van digitale infrastructuur. Daar hebben we zelf nooit aan getwijfeld, maar nu hebben we het bewijs. Nu kunnen we ook gaan werken aan die certificering, zodat bijvoorbeeld overheden de technologie ook mogen gebruiken. En zeker in het licht van alle huidige geopolitieke ontwikkelingen is het ontzettend actueel om deze technologie snel door te ontwikkelen, om zo kritieke infrastructuur te beschermen. Daarom bouwt Eurofiber mee aan nieuwe QKD-systemen die het geïnteresseerde bedrijven in de Randstad mogelijk maakt om dataverkeer tussen hoofdlocaties en datacenters uitzonderlijk te beveiligen.

Volgende stappen

Wat heeft dit project voor Eurofiber voortgebracht? Hulzebos: “We hebben nu via InnovationQuarter, de regionale ontwikkelingsmaatschappij van Zuid-Holland, nieuwe en Europese investeringsgelden opgehaald om het systeem uit ons MVP uit te breiden. We willen de competenties die we uitgerold hebben in het lokale netwerk in Rotterdam uitbreiden naar ons netwerk in Amsterdam om daar nieuwe gebruikers te verbinden, die bijvoorbeeld beveiligd willen communiceren met gebruikers in Rotterdam. Dan heb je het over een eerste netwerk van netwerken, dat is de volgende stap. Op deze manier is de technologie heel eenvoudig in gebruik, en we nodigen klanten en organisaties uit om ermee te komen experimenteren ”

Voor de innovatieafdeling van het Havenbedrijf betekent de succesvolle use case nu dat het stokje elders opgepakt dient te worden, schetst Rademaker “We hebben een proeftuin helpen opstellen als onderdeel van het QuantumDelta NL-programma. Het is nu aan andere afdelingen binnen het Havenbedrijf, zoals de cybersecurity-afdeling, om te beoordelen hoe kwantumcommunicatie via QKD kan gaan worden gebruikt bij ons. De proef wordt na de evaluatie afgerond, en dat kan mogelijk een vervolg krijgen. Duidelijk is in ieder geval: veilige quantum-communicatie via QKD is geen toekomstmuziek, maar kan nu al gewoon worden ingezet.”

Over QKD en het Horizonnenmodel

Quantum Key Distribution (QKD), in het Nederlands: Kwantumsleutelverdeling, is een techniek die principes van de quantum-mechanica gebruikt om op een veilige manier cryptografische sleutels uit te wisselen tussen twee partijen. Deze methode is cruciaal voor het beveiligen van communicatie in een tijdperk waarin quantum-computers in opkomst zijn en traditionele encryptiemethoden kwetsbaar kunnen worden.

Het 3-Horizonnenmodel (Three Horizons of Growth model) is een raamwerk dat bedrijven helpt om hun innovatie-inspanningen te structureren door ze in drie 'horizonten' of tijdslijnen te plaatsen:

Horizon 1: Verbeteren (het heden):

Deze horizon richt zich op het optimaliseren van de bestaande kernactiviteiten, processen en producten. Het doel is om de efficiëntie te verhogen, kosten te verlagen en de huidige marktpositie te versterken.

Horizon 2: Vernieuwen (de nabije toekomst):

Hier gaat het om het ontwikkelen van nieuwe producten, diensten of bedrijfsmodellen die aansluiten op opkomende trends en technologieën. Het is een tussenstap naar echt nieuwe groei, waarbij gebruik wordt gemaakt van bestaande kennis en vaardigheden, maar met een focus op vernieuwing en het benutten van nieuwe kansen.

Horizon 3: Creëren (de verre toekomst):

Deze horizon richt zich op het verkennen en ontwikkelen van radicaal nieuwe ideeën en disruptieve technologieën die de huidige businessmodellen volledig kunnen veranderen. Het gaat om het anticiperen op de toekomst en het creëren van nieuwe markten en kansen.