Van Q-Day naar quantumkansen: organisaties moeten nú nadenken over quantumcommunicatie

Innovatiehoogleraar Deborah Nas gaat in op quantum-ontwikkelingen tijdens de opening van het Communications Fieldlab Rotterdam.

Quantumcommunicatie vormt slechts één onderdeel van het bredere quantumdomein, naast quantumcomputing en quantumsensing. Waar quantumcomputers beloven complexe berekeningen veel sneller uit te voeren en quantumsensoren uiterst nauwkeurige metingen mogelijk maken, richt quantumcommunicatie zich op het veilig uitwisselen van informatie en – op termijn – veel meer dan dat.

Beveiligingsmethoden zoals Post Quantum Cryptografie (PQC) en Quantum Key Distribution (QKD) zullen waarschijnlijk naast elkaar bestaan voor uiteenlopende niveaus van beveiliging op de netwerk- en applicatielaag. Volgens Deborah Nas, onder meer hoogleraar Innovatie aan de TU Delft, is het wel belangrijk om quantumcommunicatie niet uitsluitend door de bril van cybersecurity te bekijken. We staan nog aan het begin van de technologie, stelt Nas.

Geen apocalyps

Nas stelt dat organisaties dan ook verder moeten kijken dan uitsluitend de dreiging van Q-Day. Deze ‘dag’ wordt vaak omschreven als het moment waarop quantumcomputers krachtig genoeg zijn om de huidige encryptiestandaarden te kraken. Dat risico is reëel, maar experts waarschuwen voor overdreven doemscenario's. “We hebben nog tijd om ons voor te bereiden. Maar aangezien de meeste organisaties vele jaren nodig hebben om hun IT-landschap quantumproof te maken is het wel zaak om nu te beginnen.”

Er is nog een andere reden waarom wachten geen verstandige strategie is. Ingrid Romijn, CEO van Q*Bird, wijst op het zogenoemde harvest now, decrypt later-scenario waarin hackers of geheime diensten versleutelde informatie opslaan in de wetenschap dat ze die in de toekomst met behulp van een quantumcomputer kunnen ontsleutelen. Q*Bird neemt deel aan het Quantum Communications Fieldlab Rotterdam (QCFR) en heeft samen met onder meer de Haven van Rotterdam, Cisco en netwerkaanbieder Eurofiber een geslaagde pilot uitgevoerd met beveiligde quantum communicatie via QKD.

Ongeacht wanneer Q-Day werkelijk plaatsvindt, de kans is groot dat organisaties niet in staat zijn om tijdig volledig over te stappen op nieuwe vormen van bescherming, schetst Romijn. “Wanneer kwaadwillende organisaties of staatgesteunde partijen beschikken over de benodigde quantumcomputer om versleutelde data te ontsleutelen, zullen ze dat waarschijnlijk niet naar buiten brengen. Heel veel versleutelde data worden nu al opgeslagen om later te kraken." Voor organisaties waarvan gegevens jarenlang vertrouwelijk moeten blijven – bijvoorbeeld in de overheid, zorg, defensie of financiële sector – is dat een belangrijk aandachtspunt, benadrukt Romijn.

Twee routes

Om die toekomstige dreiging het hoofd te bieden, zijn er zoals hierboven geschetst al twee - complementaire - benaderingen beschikbaar. De eerste is Post-Quantum Cryptografie (PQC), waarbij bestaande encryptie wordt vervangen door nieuwe algoritmen die bestand moeten zijn tegen zowel klassieke computers als toekomstige quantumcomputers.

Omdat deze aanpak grotendeels softwarematig is, kan zij relatief eenvoudig worden geïntegreerd in bestaande systemen. Wel zal er veel legacy-hardware vervangen moeten worden in het IT-netwerk, omdat die de nieuwe vorm van encryptie niet aankan.

Quantum Key Distribution (QKD) biedt een tweede beveiligingslaag. Daarbij worden cryptografische sleutels niet beschermd met complexe wiskunde, maar met de natuurkundige eigenschappen van qubits. Zodra iemand probeert de sleutel af te luisteren, verandert de quantumtoestand en wordt de poging onmiddellijk zichtbaar.

Volgens Nas zullen beide technieken elkaar de komende jaren aanvullen. QKD zal waarschijnlijk vooral worden ingezet waar maximale beveiliging vereist is, terwijl PQC op grotere schaal bestaande digitale informatie beschermt.

Van theorie naar toepassing

Zo verschuift de aandacht langzaam van fundamenteel onderzoek naar de vraag hoe quantumveilige communicatie daadwerkelijk kan worden toegepast. Die zoektocht naar praktische use cases staat centraal binnen het in juni 2026 officieel geopende QCFR, waar overheid, kennisinstellingen en bedrijfsleven gezamenlijk werken aan de volgende stap richting operationele inzet.

Hoewel Quantum Key Distribution (QKD) momenteel de meeste aandacht krijgt, stellen deskundigen dat dit slechts een eerste toepassing van quantumcommunicatie is. Zodra organisaties ervaring opdoen met quantumveilige verbindingen, ontstaat ruimte voor toepassingen die vandaag nog grotendeels in onderzoeksinstituten en laboratoria worden ontwikkeld.

Nas verwacht dat veel toekomstige toepassingen bestaande technologieën niet vervangen, maar verbeteren. "Veelal zal het gaan om quantum-verbeterde versies van bestaande toepassingen, zoals quantumdigitale handtekeningen, waarmee de identiteit van een afzender en de integriteit van een bericht natuurkundig kunnen worden gegarandeerd."

Enkele andere use cases kunnen zijn:

• Distributed quantum computing, waarbij quantumcomputers via quantumcommunicatie samenwerken alsof zij één groot systeem vormen. IBM werkt inmiddels al aan modulaire varianten, al bevinden die zich nog in een vroeg ontwikkelstadium.
• Blind quantum computing. Daarbij kunnen organisaties berekeningen laten uitvoeren op een externe quantumcomputer zonder dat de beheerder toegang krijgt tot de inhoud van de berekeningen
• Quantum secret sharing, waarbij informatie wordt verdeeld over meerdere partijen zodat geen enkele partij afzonderlijk over alle gegevens beschikt
• Quantum position verification, waarmee de verzendlokatie van informatie vrijwel onmogelijk te vervalsen wordt. Zelfs anoniem maar controleerbaar digitaal stemmen en uiterst nauwkeurige synchronisatie van klokken voor toekomstige 6G-netwerken en autonome voertuigen worden genoemd als mogelijke toepassingsgebieden.

Van pilots naar infrastructuur

Voordat dergelijke toepassingen gemeengoed worden, moet eerst de onderliggende infrastructuur volwassen worden. Volgens Marc Hulzebos van Eurofiber verschuift de aandacht daarom van losse demonstraties naar interoperabiliteit, standaardisatie en certificering, zo stelde hij in een recent interview. Niet technologie staat centraal, maar hoe verschillende quantumnetwerken straks veilig met elkaar kunnen samenwerken, ook over landsgrenzen en tussen verschillende leveranciers.

Daarbij hoeft quantumcommunicatie bestaande netwerken volgens Hulzebos niet volledig te vervangen. Quantumbeveiliging kan grotendeels worden toegevoegd aan bestaande glasvezelinfrastructuren, waardoor organisaties niet opnieuw vanaf nul hoeven te beginnen. Wel zullen de komende jaren aspecten zoals certificering, governance en internationale standaarden bepalen op welke termijn quantumcommunicatie de stap kan maken van veelbelovende technologie naar breed toegepaste digitale infrastructuur.

Nu beginnen

Hoelang dat gaat duren, is niet te zeggen. Nas maakt een vergelijking met de eerste werkende laser in de jaren zestig. Destijds kon vrijwel niemand voorzien dat deze technologie uiteindelijk zou worden toegepast in onder meer glasvezelcommunicatie, barcodescanners, industriële productie en oogchirurgie. Volgens haar bevindt quantumcommunicatie zich nu in een vergelijkbare fase: de eerste toepassingen zijn zichtbaar, maar de uiteindelijke impact laat zich nog nauwelijks voorspellen.

Daarom pleit zij ervoor om nu al kennis op te bouwen. In gesprekken met CISO's merkt zij dat veel organisaties zich bewust zijn van quantum, maar dat het onderwerp nog nauwelijks structureel is verankerd in beleid. De aandacht gaat begrijpelijkerwijs vooral uit naar actuele dreigingen, terwijl voorbereiding op quantumveiligheid vaak afhankelijk is van enkele enthousiastelingen binnen een organisatie.

Deze enthousiastelingen noemt Nas ‘quantum champions’: mensen die binnen organisaties tijd en ruimte krijgen om kennis op te bouwen, collega's mee te nemen en de vertaalslag te maken van technologische ontwikkelingen naar concrete toepassingen. Tegelijkertijd benadrukt zij dat bewustwording breder moet worden gedragen. Nas is positief over de activiteiten binnen enkele ministeries, daar werkt men al aan beleid, experimenten en pilots.

Uiteindelijk zal quantumcommunicatie niet alleen een onderwerp zijn voor onderzoekers of cybersecurityspecialisten, maar voor iedereen die verantwoordelijk is voor de digitale infrastructuur van een organisatie. Wie pas in actie komt wanneer de technologie volledig volwassen is, loopt het risico dat de ontwikkeling hem al heeft ingehaald.

PQC en QKD

Data die verstuurd worden via glasvezelnetwerken kunnen tegen decryptie door quantumcomputers beschermd worden met behulp van verschillende methoden die naast elkaar zullen bestaan.

Post-Quantum Cryptografie (PQC) is een nieuwe vorm van encryptie. Bij deze softwarematige methode worden algoritmen ingezet die te complex zijn voor zowel klassieke als krachtige quantumcomputers. Deze oplossingen kunnen worden toegepast op bestaande netwerken en apparaten.

Daarnaast kan Quantum Key Distribution (QKD) helpen. Deze hardware-gebaseerde methode gebruikt de wetten van de quantummechanica om cryptografische sleutels uit te wisselen. Zodra een onbevoegde de quantumtoestand van de fotonen probeert uit te lezen, wordt dit direct gedetecteerd en de sleutel vernietigd.

Het is ideaal voor extreem veilige punt-tot-puntverbindingen, aldus Ingrid Romijn van Q*Bird, dat deze technologie heeft ingezet in een pilot met onder meer Eurofiber en de Haven van Rotterdam. Groot verschil met andere QKD-technologie is dat het mogelijk is om via een quantum hub in het midden van een netwerk meer dan twee gebruikersnodes te koppelen - zoals een hub met vier eindgebruikers in de Rotterdamse pilot.

Deborah Nas is hoogleraar Strategic Design for Technology-Based Innovation aan de TU Delft, Innovation Lead bij het Centre for Quantum & Society en keynote speaker over AI, quantumtechnologie en innovatie.

Dr. Ingrid Romijn is CEO en medeoprichter van Q*Bird. Zij houdt zich bezig met de ontwikkeling en toepassing van quantumveilige communicatienetwerken en werkt aan de opschaling van quantumcommunicatie voor kritieke digitale infrastructuren.

Marc Hulzebos is Business Innovation Officer bij netwerkaanbieder Eurofiber.