kwantumcommunicatie

Kwantumcommunicatie is een vakgebied dat gebruikmaakt van principes uit de kwantumfysica om informatieoverdracht en -beveiliging mogelijk te maken op manieren die met klassieke technieken niet haalbaar zijn. Een centrale tak is kwantum-sleuteldistributie (QKD), waarmee twee partijen een cryptografische sleutel kunnen delen met garanties die volgen uit de wetten van de kwantummechanica. Bekende protocollen zijn BB84 en E91. In QKD wordt informatie gecodeerd in kwantumtoestanden van fotonen of andere deeltjes; elke poging tot afluisteren levert aantoonbare fouten op, waardoor de sleutel bij correct gebruik veilig kan zijn.

Naast sleuteluitwisseling kan kwantumcommunicatie kwantumteleportatie betreffen, een proces waarbij een onbekende kwantumtoestand via entanglement en klassieke gegevensoverdracht over lange afstanden wordt verplaatst.

Netwerken van knooppunten vereisen quantumkanalen en vaak quantumrepeaters om verlies en decoherentie tegen te gaan. In de praktijk worden regionale QKD-netwerken gerealiseerd via glasvezel, en op lange afstand via satellietverbindingen. Belangrijke technieken zijn decoy-state QKD en measurement-device-independent QKD, die kwetsbaarheden in hardware proberen te beperken.

De theoretische belofte is onvoorwaardelijke beveiliging en mogelijk hogere beveiliging dan klassieke systemen, maar in de praktijk blijven implementatieproblemen, zoals verlies, fouten en side-channel-aanvallen, een uitdaging. Het veld kent een duidelijke geschiedenis met vroege voorstellen in de jaren tachtig en negentig van de vorige eeuw, en de ontwikkeling van een mogelijke 'quantum internet' als langetermijndoel.