Tijdens SuperComputing 2024 (SC24) in Atlanta toonde een internationale samenwerking een baanbrekende demonstratie van gedistribueerde hybride kwantumcomputing beveiligd door geavanceerde post-kwantum cryptografie (PQC) en kwantum sleuteldistributie (QKD). Deze wereldwijde inspanning bracht partners uit Europa en de VS samen en liet zien hoe kwantum- en klassieke computersystemen kunnen worden geïntegreerd en beveiligd op wereldschaal.

De uitdaging en kans van kwantumcomputing

Quantum computing heeft een enorm potentieel voor het oplossen van complexe problemen op gebieden als chemie, biologie, meteorologie en financiële systemen – uitdagingen die buiten het bereik liggen van klassieke computing. De kosten, gevoeligheid en beperkte beschikbaarheid van de technologie vormen echter obstakels voor een wijdverspreide toepassing. Bovendien vormt quantum computing een bedreiging voor de veiligheid van de huidige encryptiesystemen, wat de inzet voor robuuste, toekomstbestendige oplossingen verhoogt.

Om deze uitdagingen aan te gaan, was de demonstratie erop gericht om:

1. Combineer kwantumcomputing met klassieke middelen om de toegankelijkheid en kosteneffectiviteit te verbeteren.

2. Wereldwijde distributie van deze hybride systemen mogelijk maken voor bredere toegang voor onderzoekers.

3. Deze systemen en gegevens beschermen tegen bedreigingen in een post-kwantum cryptografische omgeving.

Internationale samenwerking stimuleert innovatie

Deze demonstratie was het resultaat van een internationaal samenwerkingsverband tussen Europese organisaties (PSNC, GÉANT, SURF/NetherLight) en Amerikaanse instellingen (Internet2, ESnet, ICAIR/Northwestern University, StarLight). Samen bouwden ze een trans-Atlantisch hybride kwantum-klassiek computernetwerk dat testbeds in Poznan, Polen, en Atlanta, VS, verbindt met behulp van live productie netwerkinfrastructuur.

SURF en de NetherLight uitwisseling speelden een centrale rol door wereldwijde connectiviteit mogelijk te maken naast andere grote netwerken zoals GÉANT, Internet2 en SCinet. Deze gezamenlijke aanpak maakte gebruik van de expertise en middelen van alle partners om de grenzen te verleggen van wat mogelijk is bij de integratie van kwantum- en klassieke computers.

Technische doorbraken en veilige gegevensoverdracht

De demonstratie liet zien:

– Hybride kwantum-klassieke computerintegratie met Quantum Processing Units (QPU’s), CPU’s en GPU’s.

– Gegevenstransmissie op hoge snelheid over trans-Atlantische verbindingen beveiligd met PQC algoritmen en QKD encryptie.

– Geavanceerde beveiligingsmaatregelen, waaronder DWDM-diensten voor versleuteling over lange afstanden en QKD-technologie voor beveiliging van lokale netwerkgegevens.

Deze opstelling demonstreerde de levensvatbaarheid van een gedistribueerde kwantum-klassieke infrastructuur die gebruikscases voor onderzoek op gebieden als materiaalwetenschap en optimalisatie kan ondersteunen. Door gebruik te maken van bestaande kwantumcomputersystemen met ~100 qubit capaciteit, bevordert het project het doel om “kwantumbruikbaarheid” te bereiken.

Een model voor toekomstige innovatie

De SC24 demonstratie onderstreept de kracht van internationale samenwerking om complexe uitdagingen op te lossen en technologische doorbraken te stimuleren. Door het integreren van geavanceerde technologieën en middelen van verschillende wereldwijde partners, effent dit project de weg voor de volgende generatie van veilige, gedistribueerde kwantumcomputerinfrastructuur.

De deelname van SURF en NetherLight illustreert hun toewijding aan het bevorderen van wetenschap en innovatie door middel van wereldwijde partnerschappen. Samen met andere partners laten ze zien hoe collectieve inspanningen het potentieel van quantum computing voor onderzoek en onderwijs wereldwijd kunnen ontsluiten.

Het project was te zien op SC24’s Network Research Exhibition, met een live presentatie in het NRE Theatre, waar het transformatieve potentieel van gedistribueerde hybride kwantumcomputers werd getoond.

Meer informatie en het volledige persbericht vind je hier.