Het Quantum Communication Fieldlab Rotterdam, een testomgeving voor quantumbeveiligde communicatie, draait inmiddels in het datacenter van Eurofiber. Loodswezen en Royal IHC hebben interesse getoond, en binnen twee weken volgt een eerste intake. Doel van het lab is de drempel te verlagen om met quantum key distribution (QKD) te testen.

Organisaties die quantumversleuteling willen uitproberen, hoeven daarvoor zelf geen dure hardware of consultancy in te kopen. Dat vertelt Arthur Dallau, manager van het Quantum Communication Fieldlab Rotterdam (QCFR), tijdens een presentatie op de International Quantum Press Tour, die eind oktober langs de Zuid-Hollandse quantumsector voerde. Het fieldlab is een testomgeving op het bestaande glasvezelnetwerk van Eurofiber. Organisaties kunnen er hun eigen locaties op aansluiten, of een mobiele unit langs laten komen, en zien zo in de praktijk wat een quantumbeveiligde verbinding voor hen kan betekenen.

De aanleiding voor het fieldlab is Q-day, de dag waarop een quantumcomputer de huidige versleuteling kan kraken waarop het meeste dataverkeer nu vertrouwt. Volgens Marc Hulzebos, Business Innovation Officer bij Eurofiber, verzamelen kwaadwillende staten nu al versleutelde data om die later te ontcijferen. “Maar wie zo’n quantumcomputer heeft, gaat dat niet rondbazuinen”, zegt hij. “Daar lees je dus niets over.” Organisaties moeten zich daarom volgens Dallau nu al afvragen welke gegevens over tien of twintig jaar ook nog geheim moeten blijven.

In het fieldlab zoeken ze uit of quantum key distribution daarbij helpt. Ze kunnen bijvoorbeeld een beveiligde verbinding testen tussen twee eigen vestigingen van een organisatie. Ze kijken hoe de techniek samenwerkt met de versleuteling en het sleutelbeheer dat ze al hebben. En ze brengen in kaart wat het kost en oplevert. “Het lab is een opstap”, zegt Dallau, “om de techniek te leren kennen en te vertalen naar zakelijke beslissingen.”

Financiële haalbaarheid testen

Hulzebos kreeg vlak voor de presentatie het bericht dat de apparatuur in het datacenter van Eurofiber was aangesloten. “De lampjes branden”, vertelde hij, “alles draait.” Maar dat is vooralnog alles. Organisaties testen er nog niet. “Nee, nog niet”, zegt Dallau. “Maar binnenkort wel. Het Loodswezen en Royal IHC hebben interesse getoond, en met hen starten we binnen twee weken de eerste intake.” Een derde traject, met de European Space Agency, moet volgens hem ook dit jaar nog starten. Die organisatie wil weten hoe de verbindingen tussen satellieten en grondstations op een andere manier te beveiligen zijn.

Helemaal nieuw is het initiatief niet. Het fieldlab bouwt voort op een pilot die in 2022 bij het Havenbedrijf Rotterdam begon. De haven beschikt volgens Dallau over veel vertrouwelijke informatie en wilde weten hoe die ook in de toekomst veilig blijft. Eurofiber onderzocht toen al een tijdje wat quantumtechnologie voor zijn netwerk kon betekenen. Het bedrijf begon daarmee in 2020, samen met de TU Delft en een aantal spin-offs. In de pilot wisselden de havenautoriteit en logistieke partners berichten uit over een quantumbeveiligde verbinding. Het Loodswezen deed toen ook al mee.

Die eerste proef draaide eigenlijk om één vraag: kun je zo’n netwerk überhaupt bouwen? “Al vrij snel bleek dat te kunnen”, zegt Hulzebos. “Nu willen we weten of het financieel ook uit kan.” Daarvoor hoefden de initiatiefnemers niet opnieuw te beginnen. De apparatuur, het glasvezelnetwerk en de ervaring uit de haven gingen mee naar het fieldlab. Daar draait het nu om de vraag of meerdere organisaties de dure techniek kunnen delen, zodat die voor elk van hen betaalbaar wordt.

Sleutels via lichtdeeltjes

Versleutelde communicatie valt of staat met een geheime sleutel die zowel zender als ontvanger hebben. Die sleutel wordt nu meestal uitgewisseld met wiskundige methoden die een quantumcomputer straks kan kraken. Daar bestaan twee antwoorden op. Post-quantumcryptografie (PQC) is eigenlijk een nieuw slot op een bestaande deur. Het gaat om nieuwe rekenmethoden, gebaseerd op wiskundige problemen waarvoor voor zover bekend ook een quantumcomputer geen snelle oplossing heeft. Omdat het software is, is PQC relatief eenvoudig in te zetten. De moeilijkheid zit ‘m in het vinden van al die deuren binnen een organisatie.

QKD kiest een andere route en maakt de uitwisseling van de sleutel zélf veilig, met natuurkunde in plaats van wiskunde. De sleutel ontstaat aan beide kanten tegelijk, via lichtdeeltjes die over de glasvezel gaan. Die deeltjes hebben een bijzondere eigenschap: wie ernaar kijkt, verandert ze. Probeert iemand onderweg mee te kijken, dan verstoort hij de deeltjes en ziet het systeem dat meteen. Ongemerkt een sleutel onderscheppen is daardoor in principe niet mogelijk. Voor QKD zijn wel eigen apparatuur en glasvezel nodig, en dat maakt het een stuk duurder.

In het Rotterdamse lab staat nu een opstelling met vier eindpunten voor gebruikers en één centraal knooppunt in het datacenter van Eurofiber, plus de mobiele unit. De techniek komt van Falqon Systems (het voormalige Q*Bird) uit Delft, dat zich toelegt op een variant die MDI-QKD heet. Daarbij sturen alle eindpunten hun lichtdeeltjes naar het centrale knooppunt, in plaats van dat ze van A naar B gaan. Dat centrale knooppunt vergelijkt alleen of de lichtdeeltjes van twee eindpunten bij elkaar passen, en geeft dat door. Welke sleutel daaruit volgt, weten alleen die eindpunten zelf. “De centrale node heeft op geen enkel moment toegang tot een sleutel of data”, legt Hulzebos uit. Voor een netwerkbeheerder als Eurofiber is dat precies de bedoeling. Het bedrijf kan zo’n knooppunt voor veel klanten tegelijk draaien, zonder ooit bij hun sleutels te kunnen.

Kosten delen per klant

Goedkoop is QKD dus niet. Een systeem kost volgens Hulzebos ettelijke honderdduizenden euro’s, en dat is nogal wat vergeleken met softwarematige versleuteling die op bestaande apparatuur draait. Het lab wil die rekening daarom over meerdere afnemers verdelen. “Sluit je één klant aan, dan betaalt die alle kosten”, zegt Hulzebos. “Sluit je er tien aan, dan blijft de investering gelijk en voeg je negen klanten toe voor hetzelfde bedrag.” Klanten nemen dan alleen de sleutels af, als dienst. Of de prijs per sleutel of per hoeveelheid dataverkeer gaat lopen, willen de initiatiefnemers in het lab uitzoeken. Voor deelnemers telt vooral de lage drempel. “Wie dit op eigen houtje doet, moet de hardware betalen en consultants zoeken die niet de goedkoopste zijn”, zegt Dallau. “Hier stap je in, test je en stel je je vragen.”

Achter het lab staan vijf partners die elk een eigen deel inbrengen. Eurofiber levert het glasvezelnetwerk en het datacenter, Falqon Systems de quantumapparatuur. Cisco doet mee als netwerkleverancier, CGI als systeemintegrator, en INSPIR8ION begeleidt de deelnemers en hun use cases. De partners financieren het lab voorlopig zelf, mogelijk aangevuld met geld uit regionale ontwikkelfondsen. De gemeente Rotterdam, de provincie Zuid-Holland, het Havenbedrijf en InnovationQuarter zijn strategische partners. Zij helpen het lab volgens Dallau onder meer de weg te vinden naar ministeries en Brussel.

Door die kosten is QKD ook niet direct voor elke organisatie interessant, zegt Dallau. Het hangt er volgens hem van af hoe vertrouwelijk de informatie is die je verstuurt. Hij voorziet klanten in haven en logistiek, energie, water, zorg, de bancaire sector en de overheid. Het gaat om informatie die echt niet mag uitlekken, zoals wat inlichtingendiensten met elkaar delen of gevoelige gegevens van Rijkswaterstaat over de infrastructuur. “Neem de havenmeester, die soms informatie moet delen met politie en douane in de strijd tegen ondermijning”, zegt Dallau. “Of ziekenhuizen die patiëntgegevens uitwisselen. Daar wil je een extra beveiligde laag bovenop de gewone aanpak.”

Maar ook kleinere bedrijven melden zich. In de haven werken grote en kleine partijen in één keten samen, en als die keten beter beveiligd wordt, moet elke schakel kunnen meekomen. “Een aantal bedrijven vraagt nu al hoe ze zich kunnen voorbereiden”, zegt Dallau. “Ze willen best testen, maar ze hebben niet de middelen om zelf zo’n opstelling neer te zetten.” En dat is precies wat bij het QCFR mogelijk is.

Rijk en banken houden afstand

Maar, uitgerekend de overheid kiest voorlopig een andere route. In de Rijksbrede Quantumstrategie van 5 oktober zet het kabinet in op post-quantumcryptografie. QKD wordt voor de informatiebeveiliging van het Rijk op dit moment niet ingezet. Dallau ziet QKD en PQC overigens niet als concurrenten. “Voor securitymensen is PQC de meest logische manier om een nieuwe beveiligingslaag aan te brengen, dat snap ik”, zegt hij. “Maar de overheid heeft ook veel zwaar gerubriceerde informatie, denk aan de inlichtingendiensten of Defensie, die je niet alleen op basis van PQC wilt delen. Daar heb je allebei nodig.”

Of het fieldlab slaagt, hangt er uiteindelijk van af of organisaties het ook echt gaan gebruiken. Dat heeft volgens Hulzebos niet alleen met de techniek te maken. Hij wijst erop dat de afspraken over standaarden en certificering voor QKD nog niet af zijn. Bij certificering bevestigt een onafhankelijke instantie dat apparatuur veilig genoeg is, en vooral de financiële sector wacht daarop. “Er is geen bank die hieraan begint”, zegt hij. “Ze gaan pas aan de slag als het gecertificeerd is, of als wetgeving ze ertoe verplicht.”

Toch verwacht Hulzebos dat over een jaar alle vier de eindpunten in het lab door gebruikers bezet zijn. Hij hoopt dat het lab dan meer heeft opgeleverd dan een paar geslaagde tests. “Ik hoop dat we dan hebben laten zien dat dit een nuttige en schaalbare manier is om data te beveiligen”, zegt hij. “Dan kan een bedrijf zeggen: prima, dan zet ik het gewoon in voor mijn betalingsverkeer.”