Kvantkommunikation kan bli framtidens superkraft
Kombinationen av fysikens lagar och ingenjörskonst har alltid fascinerat Katia Gallo, professor i fotonik. Nu samordnar hon för svensk del en satsning på att bygga ett nät för kvantkommunikation i Europa.
– Vi bygger upp en infrastruktur i Sverige som i slutändan ska kopplas ihop med de andra medlemsstaterna i EU, säger Katia Gallo.
Det svenska initiativet som Katia Gallo leder, National Quantum Communication Infrastructure NQCIS, invigdes i början av året. Andra universitet och några företag ingår i forskningssatsningen. Pilotanläggningen vid KTH ska så småningom fungera som testbädd för företag, myndigheter och organisationer. De kan testa och utveckla nya produkter och tjänster eller se hur kvantkommunikationen skulle kunna påverka deras sätt att arbeta och kommunicera.
Uppbyggnaden sker i två steg. Först bygger alla länder sin egen infrastruktur och därefter kopplas de ihop och kan på sikt även kopplas upp mot satelliter.
– Kvantkommunikation ska bygga resiliens, garantera cybersäkerhet, stärka Europas konkurrenskraft och gynna kunskapsutbytet med andra länder, säger Katia Gallo.
Minska sårbarheten
Kina, USA, Sydkorea och Storbritannien har kommit långt i utbyggnaden av kvantkommunikation. Sverige också kommit en bra bit på väg.
En styrka hos kvanttekniken, som bygger på hur ljuspartiklar beter sig, är säkerhet och i viss mån även snabbhet. Om någon försöker avlyssna eller läsa av information förändras den och du märker direkt om någon försöker göra intrång.
Att sårbarheten i dagens system är stor syns ofta i nyhetsflödet när det rapporteras om olika register vars data läckt ut och blivit tillgängliga för vem som helst. Dagens krypterade information med lösenord, appar, chattar, bank-ID, zoom med mera blir ingen konst alls att knäcka med hjälp av en tillräckligt kraftfull kvantdator i framtiden, men även redan nu –all data som krypteras och överförs på nätet exponeras för ’collect now decrypt later’ attacker.
Genom så kallade QKD, kvantnycklar, blir kommunikationen dock betydligt säkrare för det grundas på (kvant)fysikslagar och inte algoritmer.
Kommer knappt märkas
För den vanliga konsumenten kommer kvantkommunikation sannolikt knappt märkas än så länge eftersom den ska använda samma fibernätverksinfrastruktur dagens internet. På utan blir sannolikt mera som en molntjänst eller på sikt kan man hyra in sig och koppla upp sig mot kvantnätverket - med extra allt i fråga om säkerhet.
Områden där kvantkommunikationen kan tänkas användas är till exempel inom finans, transport, vetenskap och medicin för att dela klassificerad eller särskilt känslig information. Nästa steg i utvecklingen av kvantkommunikation kan bli ett kvantinternet som bygger på en annan förmåga hos fotonen. Den kan vara på flera platser samtidigt - något som passar bra för säker informationsöverföring, men också kvantberäkningar.
Vad som, enligt Katia Gallo, är oftast kritiskt i detta är lagringen, kvantminnet, som behöver utvecklas för framtiden.
– Vi jobbar också på nya komponenter och protokoll som kan tillåta fotonernas kvantegenskaper av föras över på längre och längre avstånd, som kan nå upp 1000 km utan kvant förstärkare.
Men finns det verkligen en kommunikation som är supersäker?
– Det beror helt på hur hoten ser ut. Det som kvantteknik möjliggör är en extra säkerhetsgaranti som bygger på fysikens lagar och är därmed i princip supersäker. Sedan beror det på hur man använder denna superkraft. Det finns fortfarande mycket kvar för forskningen att utveckla och förbättra. Här på KTH arbetar vi med utvecklingen av integrerade fotoniska kretsar som kan leverera kvantegenskaper i miniatyriserade chip-format, som sedan kanintegreras i fibernätverk samt mobila kommunikation system. Nästan utan att det märks.
Hur blir det att leva i ett kvantsamhälle?
– När avancerade kvantnätverk blir verklighet och kvantkommunikation samspelar med klassiska datorer, sensorer och intelligenta system, kan informationsflödet delas och styras mellan flera parter – även trådlöst och över stora avstånd. Det gör det möjligt att skydda smarta städer och självkörande bilar mot manipulation, maximera effektiviteten med minimal miljöpåverkan och förhindra attacker mot digitala tjänster.
– I slutändan är det fortfarande bara ett tekniskt verktyg med många fördelar och fantastiska egenskaper och mycket beror på hur det kommer att användas. Därför är det viktigt att sprida kunskapen om det. Människan kommer fortfarande vara i centrum, hoppas jag.
Men AI är också bara ett verktyg?
– Jo, men kvanttekniken ersätter inte din intelligens eller ändrar sannolikt inte ditt sätt att tänka.
Text: Jill Klackenberg (
jillk@kth.se
)
Foto: Christer Gummeson