We kennen allemaal de oefening. Kwantumcomputers zullen uiteindelijk onze encryptie kapot slaan als een voorhamer door glas. Daarom hebben onderzoekers jarenlang nieuwe schilden gebouwd, codes die zelfs tegen kwantumaanvallers veilig blijven. Ze zijn ook slim geworden. De kwantummechanica zelf gebruiken om de communicatie te vergrendelen. Het zou kogelvrij moeten zijn.
Maar de natuurkunde beweegt. Newton was niet het einde. De kwantummechanica is dat misschien ook niet. Wat gebeurt er met onze veiligheid als een diepere wet het overneemt?
“Je moet paranoïde zijn”, zegt Ravishankar Rananathan. Hij studeert kwantuminformatie in Hong Kong. “Minimaliseer aannames. Doe alsof de kwantummechanica niet de uiteindelijke waarheid is.”
Het is niet alleen paranoia. De botsing tussen zwaartekracht en kwantumdingen suggereert dat we iets enorms missen. Iets raars. Om zich voor te bereiden op het onbekende kijken sommige cryptografen lager. Hieronder kwantummechanica. Tot causaliteit.
Sabotage door ontwerp
Denk aan kwantumsleuteldistributie. Je verzendt een sleutel met behulp van kwantumdeeltjes. Iedereen die probeert te gluren, doorbreekt de verstrikking. De pauze onthult ze. Het werkt vanwege de ‘monogamie’ van verstrengeling. Twee deeltjes blijven synchroon opgesloten. Een derde partij kan niet meedoen zonder de band te verbreken.
Maar wat als die regel verdwijnt?
Voer kwantumjamming in.
Stel je voor dat iemand zo subtiel met de link knoeit dat de rommel niet duidelijk is. De deeltjes verschuiven. De correlatie verandert. Maar de buitenstaanders zien niets verkeerds. De verstrengeling houdt stand. Het buigt gewoon anders. Geen spoor.
Wetenschappers zijn dol op dit gedachte-experiment. Het onderzoekt oorzaak en gevolg. Misschien is jammen onmogelijk. Er bestaat een fundamenteel verbod. Of misschien gebeurt het daar nu.
Jim de Tovenaar
Michał Eckstein uit Polen vertelt het het beste.
Alice. Bob. En een goochelaar genaamd Jim.
Jim houdt twee ballen vast. Eén wit. Eén zwarte.
Hij stopt ze in dozen. Stuurt Alice met lichte snelheid één kant op. Stuurt Bob de andere kant op. De ballen zijn met elkaar verbonden. Tegenpolen. Als Alice wit ziet, moet Bob zwart zien. Klassieke kwantumdingen.
Alice opent haar doos. Wit.
Bob opent de zijne. Wit.
Ze vliegen naar huis. Vergelijk notities. Dezelfde kleur.
Jim speelde een trucje. Hij veranderde de link van ‘tegenover’ in ‘match’ terwijl ze uit elkaar waren. Maar tijdens de reis? Ze zagen allemaal nog steeds willekeurige resultaten. Fifty-fifty. Op dit moment leek niets mis.
Dat is jammen.
Halverwege de jaren negentig vroegen drie natuurkundigen zich af hoe raar de natuur kon worden voordat de relativiteitstheorie werd doorbroken. Je kunt geen signalen sneller verzenden dan het licht. Als je dat deed, sterft de causaliteit. Dus Jacob Grunhaus Sandu Popescu en Daniel Rohrlich hielden zich aan die ene regel. Ze stelden zich een stoorzender voor die de correlaties tussen verre deeltjes kon aanpassen. Zonder signalen uit te zenden.
Zij schreven het papier. Daarna vergeten.
Popescu zegt: “we hebben het geschreven en dat was het einde.”
De klok loopt af
Twintig jaar gaan voorbij. Quantum computing gaat van laboratoriumcuriosa naar echte laboratoria.
In 2016 waren protocollen die gebaseerd waren op monogamie van verstrengeling volwassen. Ze leken veilig. Apparaatonafhankelijke crypto was gebaseerd op het feit dat valsspelen het signaal vernietigt.
Toen vonden Rananathan en Paweł Hordecki het oud papier.
De grond verschoof.
Als jammen werkt, mislukt monogamie.
Alle apparaatonafhankelijke crypto is afhankelijk van een eigenschap die verdwijnt zodra je deze storende correlaties toestaat.
We gingen ervan uit dat het universum ons niet het systeem zou laten bedriegen. Op dat zand hebben we muren gebouwd. Nu vragen we ons af: Was de muur er ooit?
