Kvanteteknologi til kryptering er på vej til mobiltelefoner

Beskyttelse af kommunikation med kvantekryptering kan om få år blive fast inventar i mobiltelefoner og dermed beskytte kommunikationen mod hacking. Teknologien er allerede i dag demonstreret i store dataoverførsler i finansverdenen i Danmark, og nu har DTU spinout-virksomheden Alea Quantum Technologies udviklet en kvantemekanisk tilfældighedsgenerator, der er så simpel, at den kan produceres til lavpris, understøtte kryptering af 4 gigabytes per sekund, og som i kraft af sin enkelhed kan udvikles til en chipversion.

”Kvantetilfældighedsgeneratorer bliver i dag allerede udviklet af firmaer rundt omkring i verdenen for eksempel i lande som Spanien, Australien, England og Schweiz. Når vi alligevel udvikler en kvantemekanisk tilfældighedsgenerator, så skyldes det, at vores teknologi er specielt simpel, ultrahurtig og at vi kan levere matematisk bevis for, at tallene er helt tilfældige, hvilket de færreste af vores konkurrenter på markedet kan,” siger medstifter af Alea Quantum Technologies og professor på DTU Ulrik Lund Andersen.

   

Laserdiode danner tilfældige tal

Alea Quantum Technologies tilfældighedsgenerator udspringer af forskning i kvanteinformationsgruppen på DTU Fysik og grundforskningscenteret bigQ. Her fik forskerne for fem år siden en ide til en tilfældighedsgenerator baseret på en laserdiode og en detektor, som udnyttes til at danne de tilfældige tal gennem målinger af laserlysets såkaldte vakuumfluktuationer. DTU udtog et patent på teknologien og det er denne opfindelse Alea Quantum Technologies de seneste år har udviklet til en prototype.

Enheden fylder 3 x 5 centimeter og vil blive testet af virksomheden QTI, Quantum Telecommunication Italy. EU har under Digital Europe programmet bevilget 7 mio. kr. til den videre udvikling af teknologien, som også i 2022 indgik i et større system, der blev afprøvet til at levere kvantesikret dataoverførsel mellem to servere i Danske Bank. Siden er tilfældighedsgeneratoren blevet udviklet til en high speed model, som er ti gange så hurtig som den nærmeste konkurrent på markedet.

 

Tilfældighedsgenerator på en chip

Næste skridt i udviklingen bliver at få stærke investorer til at gå ind i projektet, for at kunne finansiere udviklingen af en chip, hvor laserdioden og detektoren integreres i et elektro-optisk system på mikrometer skala. Når denne del af teknologiudviklingen er på plads vil prisen på den kvantemekaniske tilfældighedsgenerator blive så lav, at den kan være interessant for de store virksomheder på markedet for mobiltelefoner.

Alea Quantum Technologies forventer at sælge chipversionen af tilfældighedsgeneratoren til QTI og andre virksomheder, som ønsker at teste den i deres egne krypteringssystemer. Testene vil foregå i et samarbejde mellem Alea og de enkelte virksomheder, så chippen bliver integreret i løsningerne med de rigtige interfaces. Sideløbende med tilfældighedsgeneratoren udvikler Alea også sin egen fulde krypteringsløsning, som kunder i fremtiden vil kunne købe.

 

Standardisering er nødvendig

Ulrik Lund Andersen fremhæver, at markedsføringen af kvanteteknologier stadig er i en fase, hvor forskerne må henvise til teoretiske matematiske beviser. Det er en afgørende konkurrenceparameter for Alea, at de kan dokumentere, at de genererer 100 procent ægte tilfældige tal, i modsætningen til mange andre krypteringssystemer, der er baseret på matematiske algoritmer og derfor ikke ægte tilfældige.

”For at vores teknologi kan blive integreret i kommercielle kommunikationssystemer og indgå i produktionsnetværk og infrastrukturer, så er vi afhængige af, at der bliver etableret nye standarder og certificeringer for kvanteteknologier. Det arbejder blandt andre den europæiske standardiseringsorganisation ETSI på at udvikle med faglige input fra forskerne. Det er helt afgørende for udviklingen af et bredt marked, at kvanteteknologierne får den internationale blåstempling. Men indtil da er de matematiske beviser garant for sikkerheden,” siger Ulrik Lund Andersen.

 

Fakta

Danmark har et stærkt forskningsmiljø med flere forskningscentre i verdensklasse med speciale i kvantesikker kryptografi. Et stigende antal små og mellemstore virksomheder arbejder også i sektoren.

Markedet for kvanteteknologi er stort, hvis Danmark kan omsætte de forskningsmæssige styrkepositioner til kommercielle produkter og løsninger. Danske universiteter og virksomheder vurderer i rapporten ”Quantum-related Cybersequrity in Denmark” fra 2022, at hvis Danmark f.eks. fanger 5 pct. af det estimerede globale marked for kvanteteknologiske løsningern inden for cybersikkerhed og netværksteknologi i 2040, så anslås det at kunne generere 5,5 mia. kr. i omsætning og 3.300 nye job.

Ud over markedet for sikkerhedsteknologier vil langdistance kvantekommunikation føre til et væld af nye muligheder inden for kvanteteknologi, sikker cloud-kvanteberegning og kvantesensing.

Kilde: Rapporten ”Quantum related cybersequrity in Denmark” er et fælles forskningsprojekt mellem Niels Bohr Instituttet, DTU, KMD, IBM, Dansk Erhverv, Dansk IKT, Industriforeningen og KPMG. Projektet er blevet støttet af en Cyberboost-bevilling fra Cyber Hub, finansieret af Industriens Fond. Oktober 2022.