- Het leger zet zijn zinnen op kwantumtechnologie
- Kwantumsensoren kunnen stealth-onderzeeërs op grote afstand detecteren
- ‘Quantum supremacy’ en de impact op militaire communicatie
Kwantumtechnologie is een snel evoluerend werkgebied dat ons leven in de toekomst op allerlei vlakken zal transformeren. Van supersnelle computers tot ultraveilige communicatiesystemen, de potentiële toepassingen van kwantumtechnologie zijn bijna onbeperkt. Met name het leger heeft hier enorm veel belangstelling voor omdat kwantumtechnologie hen op allerlei vlakken een voorsprong kan geven, zoals het verzamelen van inlichtingen, cryptografie en communicatie op het strijdveld. Zo kunnen kwantumsensoren stealth-objecten eenvoudig detecteren en zijn kwantumcomputers in staat om zelfs de meest geavanceerde encryptiemethoden te doorbreken. In dit artikel duiken we in de fascinerende wereld van kwantumtechnologie en onderzoeken we de mogelijke militaire toepassingen van deze technologie.
Het leger heeft zet zijn zinnen op kwantumtechnologie
In de militaire sector wordt regelmatig met opkomende technologieën geëxperimenteerd. Sterker nog, veel van de technologieën die we dagelijks gebruiken zijn eerst door het leger getest, ook al waren ze oorspronkelijk misschien niet voor militaire doeleinden ontwikkeld. Het meest bekende voorbeeld daarvan is het internet. Veel mensen weten niet dat de vroegste versie van het internet eigenlijk een communicatie-experiment van het leger was. Zo stuurde het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) van de Amerikaanse overheid in 1969 het allereerste bericht van de ene computer naar de andere. Nu heeft het leger zijn zinnen op kwantumtechnologie gezet, die niet alleen een transformerende impact zou kunnen hebben, niet alleen op de toekomst van defensie maar op de toekomst van de hele samenleving.
Het is echter de moeite waard om te vermelden dat kwantumtechnologie waarschijnlijk niet zal leiden tot de opkomst van nieuwe militaire capaciteiten, althans nog niet. Wat het echter wel zou kunnen doen, is een aantal van de bestaande militaire capaciteiten verbeteren. Zo heeft kwantumtechnologie volgens een raad van wetenschappelijke adviseurs van het Amerikaanse ministerie van Defensie veelbelovende toepassingen, waaronder kwantumdetectie, kwantumcomputers en kwantumcommunicatie. “Navigatie is het meest volwassen element van kwantumtechnologie in defensie”, vertelt Daniel Jones, onderzoeksmanager bij GlobalData. “Sterker nog, atoomklokken — die al vele jaren gebruikt worden — zijn technisch gezien ook kwantumtechnologie”.
Mocht GPS bijvoorbeeld om de een of andere reden niet beschikbaar zijn, dan zou het leger militaire operaties door middel van kwantumsensoren zonder onderbrekingen door kunnen laten gaan. Deze sensoren zouden ook veelbelovende toepassingen kunnen hebben op het gebied van inlichtingen, bewaking en verkenning, waardoor het leger bijvoorbeeld onderzeeërs en stealth-vliegtuigen kan detecteren. Kwantumtechnologie kan in de toekomst ook een enorme impact hebben op militaire communicatie. Door bijvoorbeeld van kwantumsleuteldistributie gebruik maken, een innovatieve communicatiemethode met een cryptografisch protocol gebaseerd op kwantummechanica-principes, kan het leger zijn communicatie tegen ongewenste toegang beveiligen. Kwantumcomputers stellen het leger bovendien in staat de communicatie van ‘de vijand’ te onderscheppen en decoderen.
Kwantumsensoren kunnen stealth-onderzeeërs op grote afstand detecteren
Het concept van ‘nucleaire afschrikking’ is gebaseerd op de veronderstelling dat de dreiging van vergelding met kernwapens zo groot is dat het potentiële agressors ervan weerhoudt een nucleaire aanval op een andere kernmacht uit te voeren. Ultrastille onderzeeërs bewapend met nucleaire raketten spelen een sleutelrol bij het handhaven van dit machtsevenwicht tussen naties met nucleaire capaciteiten. Zelfs als het ene land een succesvolle nucleaire aanval op een ander land zou kunnen uitvoeren, zouden nucleaire onderzeeërs deze aanval nog steeds kunnen overleven. Dit is omdat ze onder water opereren en je ze (daardoor) bijna onmogelijk kunt detecteren. Hierdoor kunnen ze een net zo dodelijke vergeldingsaanval op de aanvaller uitvoeren, waardoor de veronderstelde ‘overwinning’ maar van korte duur is. Nieuwe kwantumdetectiesystemen dreigen dit delicate evenwicht echter te verstoren en het idee van wederzijds verzekerde vernietiging te ondermijnen.
Zo hebben onderzoekers van de Chinese Academy of Sciences onlangs aangekondigd een nieuw supergeleidend kwantum-interferentieapparaat (ook bekend als SQUID) te hebben ontwikkeld waarmee ze stealth-onderzeeërs over grote afstanden kunnen detecteren. Een SQUID is in wezen een soort magnetometer, een apparaat dat afwijkingen in het magnetische veld van de aarde meet. De technologie wordt al jaren gebruikt om onderzeeërs op te sporen, maar is extreem gevoelig en kan makkelijk door achtergrondgeluiden verstoord worden, zoals bijvoorbeeld die door verre zonnestormen worden veroorzaakt. Dit betekent dat SQUID alleen effectief is op een relatief korte afstand — tot een paar honderd meter. De nieuwe magnetometer gebruikt echter een reeks SQUID’s om een deel van dat achtergrondgeluid te elimineren, waardoor het apparaat een onderzeeër op wel 6 kilometer afstand kan detecteren. Hoewel het nog niet duidelijk is wanneer het apparaat ingezet kan worden, geeft het China mogelijk wel een voorsprong in de aanhoudende machtsstrijd.
“In het leger, waar je uiterst gevoelige geheime gegevens van het ene kantoor naar het andere verzendt, wil je er zeker van zijn dat niemand deze te pakken krijgt en ontsleutelt. Met kwantumsleuteldistributie wordt dat zeker mogelijk”.
Arthur Herman, directeur Quantum Alliance Initiative, Hudson Institute
‘Quantum supremacy’ en de impact op militaire communicatie
Kwantumcomputers zijn al veel sneller dan klassieke computers, maar er komt binnenkort een tijd dat ze allerhande taken kunnen uitvoeren die zelfs voor de krachtigste klassieke computers vrijwel onmogelijk zijn. Hoewel het niet met zekerheid te zeggen is wanneer ‘quantum supremacy’ of kwantum-superioriteit precies zal plaatsvinden — sommige experts schatten dat we daar in 2030 al mee te maken krijgen — zullen alle bestaande encryptiemethoden zeker verouderd raken. Uiteraard zal dit ook een grote impact hebben op de militaire communicatie, waardoor de sector gedwongen wordt om op zoek te gaan naar alternatieve encryptiemethoden waarmee de communicatie tegen kwantumcomputers beveiligd kan worden.
Het NATO Cyber Security Centre (NCSC) heeft onlangs de krachten gebundeld met de Britse deeptech-startup Post-Quantum om communicatiestromen te testen met behulp van een virtueel particulier netwerk dat nieuwe post-kwantumalgoritmen met traditionele versleutelingsalgoritmen combineert. Deze beveiligen de communicatie en zorgen ervoor dat alleen de rechtmatige ontvanger het bericht daadwerkelijk kan lezen. “Het is van cruciaal belang om de NAVO-communicatie voor het kwantumtijdperk te beveiligen zodat we zonder angst voor onderschepping effectief kunnen blijven opereren”, zegt Konrad Wrona, hoofdwetenschapper bij het NCSC. “Nu de dreiging van ‘nu oogsten en later decoderen’ ons boven het hoofd hangt, wordt het steeds belangrijker om ons tegen huidige en toekomstige bedreigingen te beveiligen”.
Ook het Indiase ministerie van Defensie onderzoekt veiligere communicatiemethoden en dient een formeel verzoek in bij QNu Labs om een geavanceerde communicatieoplossing te ontwikkelen op basis van kwantumsleuteldistributie. Bij deze methode zijn twee punten in de communicatieketen met een niet-hackbare kwantumlink verbonden die door een random quantum number generator gegenereerd wordt. Wanneer iemand de communicatie probeert te onderscheppen, wordt de link automatisch verbroken. Vervolgens kunnen de partijen de quantum random number generator die in beide uiteinden van de link is ingebed gebruiken om een nieuwe unieke link te genereren en de communicatie opnieuw te starten. “In het leger, waar je uiterst gevoelige geheime gegevens van het ene kantoor naar het andere verzendt, wil je er zeker van zijn dat niemand deze te pakken krijgt en ontsleutelt”, vertelt Arthur Herman, directeur van het Quantum Alliance Initiative aan het Hudson Institute. Met kwantumsleuteldistributie wordt dat zeker mogelijk”.
Een laatste overweging
Net als elke andere ontwrichtende technologie biedt kwantumtechnologie opwindende nieuwe kansen. De technologie resulteert echter ook in nieuwe kwetsbaarheden en brengt diverse beveiligingsrisico’s met zich mee. Dat de militaire sector geïnteresseerd is in de mogelijke militaire toepassingen van kwantumtechnologie is dan ook geen verrassing. Zo heeft de technologie het potentieel om militaire operaties op verschillende manieren radicaal te veranderen. Denk bijvoorbeeld aan zeer veilige communicatienetwerken of nieuwe systemen die stealth-objecten op kilometers afstand kunnen detecteren. Kwantumtechnologie dreigt echter ook het delicate machtsevenwicht te verstoren dat jarenlang zorgvuldig is gehandhaafd, waardoor de wereld in een nieuw groot conflict gestort zou kunnen worden. Het is daarom essentieel dat het leger en beleidsmakers de ethische en strategische implicaties van deze ontwikkelingen in overweging nemen. Er moeten bovendien stappen gezet worden om ervoor te zorgen dat de technologie wordt gebruikt op een manier die de mensheid niet in gevaar brengt.
