Twee Nederlandse onderzoeksinstituten, het CWI en TNO, werken samen met Europese partners aan computerbeveiliging die bestand is tegen de quantumcomputer. Binnen vier jaar hopen ze een nieuwe manier te vinden om gegevens te versleutelen.

De nieuwe beveiligingsmethode willen de Europese onderzoekers toepassen op vier gebieden: anonieme persoonsgegevens, een manier om veilig contactloos te betalen, een quantum-safe systeem om digitaal te stemmen en ten slotte een veilige manier om dreigingsinformatie te delen. Dat geheel moet laten zien dat de nieuwe methode beter is dan de huidige encryptietechniek. Die is gebaseerd op grote priemgetallen, en er bestaat een algoritme voor quantumcomputers dat die techniek nutteloos maakt. Met het algoritme van Shor wordt een berekening die op een gewone computer duizenden jaren zou duren plotseling een peulenschil.

 

Roosters

De wiskundigen en informatici onderzoeken één van de vele mogelijke beveiligingsmethoden die bestand is tegen quantumcomputers: cryptografie gebaseerd op roosters. Roosters zijn velden met een aantal punten erin, op vaste afstand van elkaar. Elk punt kun je beschrijven als een vector. Eerder ontdekten wiskundigen al dat het erg ingewikkeld is om te bepalen waar het dichtbijzijndste roosterpunt ligt vanaf een willekeurige locatie op het rooster. Dat wordt pas ingewikkeld in een rooster van hogere dimensies, dat alleen wiskundig is te beschrijven.

Dat fenomeen gebruiken cryptografen nu om een nieuwe manier te vinden om berichten te versleutelen. Als je bericht een punt is, kun je het versleutelen door je punt een klein beetje weg te bewegen van dat punt. De nieuwe positie die zo ontstaat is dan je versleutelde bericht. Als je precies weet hoe ver weg het staat van je oorspronkelijke bericht, en in welke richting, dan is het een fluitje van een cent om het oorspronkelijke bericht terug te halen. Maar weet je dat niet, dan blijkt het heel lastig te berekenen.

'Opvallend genoeg is die berekening zelfs lastig voor quantumcomputers', vertelt Thijs Veugen, wiskundige bij TNO en één van de deelnemers aan het consortium dat de deelnemers PROMETHEUS noemen. 'Dat wil zeggen: tot nu toe is het nog niet gelukt om met een quantumalgoritme een rooster-cryptografie te kraken. En het vermoeden is dat dat ook niet gaat gebeuren.' Het is voorlopig echter wel slechts een (sterk) vermoeden, want een echt krachtige quantumcomputer is er nog niet. 'Maar voor de huidige bekende vorm van versleuteling met priemgetallen is ook nooit een hard bewijs gevonden dat gewone computers die code kunnen kraken. Het is alleen, na decennia proberen, nog nooit gelukt. De kans is groot dat dat ook geldt voor quantumcomputers en roosterencryptie.'

 

Onduidelijk

Hoewel de basis van de nieuwe beveiliging bekend is, zijn er nog veel vragen voor PROMETHEUS om te beantwoorden. 'Onduidelijk is bijvoorbeeld wanneer deze techniek echt veilig is', vertelt Veugen. 'In hoeveel dimensies moet je je rooster maken? En hoe groot of klein moet de afstand van het roosterpunt (je bericht) naar de versleutelde plek op het rooster zijn voor goede veiligheid?'

In ieder geval denkt Veugen ruim op tijd te zijn. Hoewel er nu al quantumcomputertjes verschijnen (onder andere van het Nederlandse QuTech, lees: 'Kwantumcomputer komt eraan'), zijn die nog lang niet krachtig genoeg om de traditionele databeveiliging te kraken. 'Dat zal nog wel een paar decennia duren. En ons project loopt 4 jaar, waarna we hopelijk een bruikbare alternatieve beveiliging hebben'.

PROMETHEUS is een samenwerking tussen groepen uit heel Europa. Onder andere Nederland, Spanje en Israël doen mee aan het project, dat valt onder Horizon 2020. Het is echter niet de enige onderzoekssamenwerking die een tegengif voor de quantumcomputer probeert te bedenken (lees: 'Nieuw wapen tegen quantumkrakers'). 'We hopen dat we onze methode in de toekomst de standaard wordt op het gebied van cryptografie. Maar het is een competitieve wereld. De strijd om die standaardisatie is eind vorig jaar begonnen, en nu melden zich al allemaal partijen die zeggen een quantum-proof versleuteling te hebben gevonden.'

Beeld: Tecnomovida Caracas

Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.