Elke keer dat u online winkelt met uw creditcard, een update op uw telefoon installeert of een vertrouwelijk bestand naar een collega stuurt, helpen internetbeveiligingsprotocollen uw gegevens veilig te houden. Deze versleutelingssystemen beschermen elke dag miljarden transacties en communicatie, met behulp van algoritmen die te moeilijk te kraken zijn voor conventionele computers. Zelfs een hacker die de krachtigste supercomputer hanteert, zou miljoenen jaren nodig hebben om op de juiste toegangscode te landen.

Maar met een nieuw apparaat, een kwantumcomputer genaamd, konden ze de code binnen enkele uren kraken. Hoewel deze machines het potentieel hebben om wetenschappers te helpen bij het ontdekken van blockbuster-medicijnen of het ontwerpen van zeer efficiënte batterijen, kunnen ze ook misdaadsyndicaten of door de staat gesponsorde hackers in staat stellen het fundament van digitale beveiliging te verbrijzelen.

Hoewel kwantumcomputers geen direct gevaar vormen, is de dreiging reëel - en neemt deze toe. De slimme zet is om je nu voor te bereiden, niet om later in paniek te raken.

Kwantumcomputers zijn een nieuw soort technologie die de principes van de kwantumfysica gebruikt om problemen aan te pakken die voor de computers van vandaag extreem moeilijk - of zelfs onmogelijk - zijn om op te lossen. Net als traditionele computers slaan ze informatie op met behulp van bits, die meestal worden weergegeven als 0's en 1's.

In een gewone computer worden deze bits gemaakt met behulp van elektrische signalen die aan of uit staan. Kwantumcomputers gebruiken echter kleine deeltjes die qubits worden genoemd. Dankzij een kwantumeigenschap die superpositie wordt genoemd, kunnen qubits tegelijkertijd in een mix van 0 en 1 zijn. Hierdoor kunnen kwantumcomputers veel mogelijke oplossingen tegelijk onderzoeken, in plaats van één voor één.

Quantum computing is krachtig omdat het op een heel andere manier werkt dan conventionele computers. Qubits kunnen meerdere mogelijkheden tegelijk vertegenwoordigen, wat betekent dat een kwantumcomputer een groot aantal potentiële oplossingen tegelijkertijd kan verwerken.

Dit leidt tot een exponentiële groei van de rekenkracht: elke nieuwe qubit verdubbelt het aantal toestanden dat de computer aankan. Twee qubits kunnen bijvoorbeeld vier combinaties vertegenwoordigen, drie qubits kunnen er acht vertegenwoordigen en 50 qubits kunnen meer dan een biljard combinaties vertegenwoordigen. Dit maakt kwantumcomputers vooral veelbelovend voor taken zoals het simuleren van moleculen, het kraken van encryptie of het oplossen van complexe optimalisatieproblemen.

Het gevaar van kwantumcomputing is dat het de versleutelingssystemen kan breken die onze digitale wereld beschermen, inclusief online bankieren, e-mails en beveiligde websites. Gevoelige informatie zou worden blootgesteld, financiële systemen zouden worden gecompromitteerd en de digitale ruggengraat van hele industrieën zou worden ondermijnd.

Versleuteling werkt door gevoelige informatie om te zetten in een formaat dat onleesbaar is voor iedereen die niet over de sleutel beschikt, een code voor het versleutelen en ontcijferen van de gegevens. Veel van de huidige versleutelingsalgoritmen zijn gebaseerd op eenrichtingsfuncties, die in de ene richting veel eenvoudiger te berekenen zijn dan in de omgekeerde richting. Computers kunnen bijvoorbeeld twee priemgetallen van 40 cijfers in een fractie van een seconde vermenigvuldigen, maar het zou een astronomische hoeveelheid brute-force gokken vergen om de factoren uit het resultaat te bepalen. Deze moeilijkheid vormt de basis van digitale veiligheid: zodra deze algoritmen de reeksen getallen versleutelen die computers gebruiken om informatie weer te geven, is het terugdraaien van de bewerking vrijwel onmogelijk zonder de sleutel.

Door echter grote aantallen mogelijke oplossingen tegelijk te testen, kunnen kwantumcomputers deze wiskundige barrière doorbreken, vooral met behulp van algoritmen die het proces efficiënter maken (maar nog steeds te tijdrovend voor een klassieke computer). Terwijl een supercomputer misschien miljoenen jaren nodig heeft om een modern cryptosysteem te breken, kan een kwantumcomputer met 20 miljoen qubits de klus in acht uur klaren.

Het algoritme van Shor, ontwikkeld door Peter Shor in 1994, stelt een kwantumcomputer in staat om grote getallen exponentieel sneller te ontbinden dan klassieke computers, wat de wiskundige basis van coderingssystemen zoals RSA, dat veel wordt gebruikt voor digitale beveiliging, zou doorbreken. 

Quantum computing zal volgens experts pas over minstens 10 tot 20 jaar een bedreiging vormen voor cryptografie. Deze computers zijn moeilijk te bouwen en te gebruiken. De huidige modellen bevatten maximaal 1.000 qubits, zonder duidelijke route naar schaalvergroting naar de aantallen die nodig zijn om de huidige coderingssystemen te doorbreken.

Zoals bij elke opkomende technologie, kunnen doorbraken echter altijd op handen zijn. Overheden en grote ondernemingen ondersteunen de zoektocht om grootschalige kwantumcomputers te bouwen, en er verschijnen nog steeds verbeteringen. 

Kwantumcomputing is vandaag de dag geen bedreiging, maar kwaadwillenden zouden conventionele methoden kunnen gebruiken om gegevens te verzamelen in afwachting van een capabele kwantumcomputer. In een strategie genaamd "nu oogsten, later ontsleutelen" (HNDL), kunnen aanvallers mogelijk al versleutelde informatie stelen om te decoderen wanneer grootschalige kwantumcomputers op grote schaal beschikbaar komen.