Terwijl we nog aan het leren zijn ons te verhouden tot AI, bonst met de opmars van quantumcomputers alweer de volgende digitale revolutie op de deur. Vol van kansen voor het verdienvermogen van Nederland, maar ook met serieuze risico’s, voor bijvoorbeeld vitale infrastructuur. En op beide kanten van de medaille is een groot deel van de Rijksoverheid nog niet voorbereid, concludeert de Algemene Rekenkamer in haar vandaag gepubliceerde onderzoeksrapport ‘Focus op quantum bij de Rijksoverheid’.
Quantumcomputers werken fundamenteel anders dan de computers die we nu kennen. In plaats van bits die ofwel 0 of 1 als waarde kunnen hebben, gebruiken ze zogeheten qubits, die 0 en 1 tegelijk kunnen zijn. Daardoor kunnen quantumcomputers bepaalde wiskundige problemen veel sneller oplossen dan klassieke computers. Omdat quantumtechnologie zich momenteel snel ontwikkelt, heeft de Rekenkamer onder 63 rijksoverheidsorganisaties een enquête afgenomen om te onderzoeken in hoeverre zij de kansen ervan beogen te benutten, en de risico’s te mitigeren. Op (‘eerstelijns’) waterrelevant gebied betrof dit onder andere het kerndepartement van het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat, Rijkswaterstaat, de Inspectie Leefomgeving en Transport, het KNMI en het RIVM.
Kansen
Het goede nieuws eerst: quantumtechnologie biedt kansen. Bij de Rijksoverheid ziet de Rekenkamer die met name liggen bij quantumsensoren. Deze sensoren kunnen onder andere magnetische velden, versnellingen, rotaties, tijd of druk meten. De sensoren zouden de detectie van ondergrondse objecten zoals gas- en waterreservoirs, mineralen of kabels en leidingen kunnen verbeteren, en een rol kunnen spelen in het meten en verbeteren van waterkwaliteit. De ontwikkeling van deze sensoren is relatief vergevorderd en ze zijn al te koop, al zijn quantumsensoren die buiten een laboratoriumomgeving goed werken nog schaars.
Meer dan 60 procent van de door de Rekenkamer ondervraagde organisaties gaf aan nog niet te hebben verkend welke kansen quantumtechnologie hen kan bieden. Sommigen omdat ze prioriteit geven aan de dreigingskant ervan; anderen omdat ze weinig aanknopingspunten voor quantumtechnologie zien in hun taakuitvoering. Een organisatie die mogelijke toepassingen wel al verkend heeft is het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat, dat hier vorig jaar het rapport Van Bits naar Qubits over publiceerde. Hierin zijn kansen beschreven voor onder andere Rijkswaterstaat en het directoraat-generaal Water en Bodem, en wordt genoemd dat quantumcomputers besluitvorming over bijvoorbeeld kustsuppletie en droogtemodelleringen efficiënter zouden kunnen maken.
Q-day
Naast deze kansen bestaat echter óók het risico, schrijft de Rekenkamer (en waarschuwen ook andere overheden zoals de AIVD), dat quantumcomputers binnen afzienbare tijd in staat zullen zijn om onze huidige (zogeheten asymmetrische) cryptografie te kraken – en dat kwaadwillende actoren die mogelijkheid niet onbenut zullen laten. Cryptografie is technologie voor het beveiligen van digitale informatie door die te versleutelen. Een voorbeeld hiervan is het algoritme 'RSA', dat in 1977 ontwikkeld werd en nog altijd veel gebruikt wordt voor internetbeveiliging, e-mailversleuteling en digitale handtekeningen. Volgens de OESO zou het de snelste supercomputers die we vandaag de dag kennen 300 biljoen jaar kosten om dit algoritme te kraken, maar kan dit voor quantumcomputers een kwestie van enkele uren worden.
De Rijksoverheid gebruikt cryptografie voor allerlei toepassingen zoals het beschermen van vertrouwelijke informatie van burgers en bedrijven, het regelen van toegang tot vitale infrastructuur zoals waterkeringen en bruggen, en het waarborgen van de authenticiteit van paspoorten. Vanaf het moment dat het quantumcomputers lukt om (asymmetrische) cryptografie te kraken, lopen al deze toepassingen gevaar. “Statelijke actoren kunnen onze sluizen openzetten, of gegevens op onze paspoorten zijn niet meer te vertrouwen. Aanvallen van quantumcomputers kunnen gegevensuitwisselingen tussen overheidsorganisaties manipuleren”, aldus de Rekenkamer. De dreiging zal vooral vanuit statelijke actoren komen, omdat quantumcomputers erg kostbaar zijn en alleen ‘in zeer gecontroleerde omgevingen’ werken.
Volgens experts is het niet langer de vraag óf maar wanneer deze geest uit de fles komt. Michele Mosca, een wiskundehoogleraar aan de Canadese University of Waterloo die expert is op het gebied van quantumcomputers, voert jaarlijks een enquête uit waarbij hij collega-quantumexperts vraagt wanneer zij schatten dat deze ‘doorbraak’, de zogeheten Q-day, zal plaatsvinden. Volgens zijn laatste Quantum Threat Timeline Report verwacht een deel van de experts dat Q-day binnen 10 of 5 jaar al zou kunnen plaatsvinden.
Post-quantum cryptografie
Om zich hierop voor te bereiden, schrijft de Rekenkamer, moeten rijksorganisaties hun huidige cryptografie tijdig omzetten naar cryptografie die tegen deze dreiging bestand is, oftewel een migratie naar post-quantum cryptografie (PQC). PQC is gebaseerd op wiskundige problemen waarvan wordt aangenomen dat deze ook met een quantumcomputer niet te kraken zijn. Om organisaties bij deze overstap te helpen publiceerden de AIVD, TNO en het Centrum voor Wiskunde & Informatica in 2024 een ‘PQC-migratiehandboek’ en een online adviestool. Ook heeft de staatssecretaris van Digitalisering het programma Quantumveilige Cryptografie NL opgezet, waarin kennis en hulpmiddelen worden gedeeld.
De Rekenkamer uit de zorg dat organisaties niet op tijd met PQC-migraties beginnen. Van de ondervraagde organisaties geeft 71 procent namelijk aan nog niet te zijn begonnen met hun aanpak van quantumdreigingen. De meeste instanties hebben nog geen plannen gemaakt voor het invoeren van quantumveilige cryptografie, met leveranciers gesproken, of bestuurlijk verantwoordelijken voor PQC-migraties aangewezen. De belangrijkste obstakels die organisaties zien zijn kennis- en capaciteitstekorten, prioritering van andere taken die als acuter worden ervaren, en een gebrek aan urgentie binnen de organisatie.
Het kabinet ziet in quantumtechnologie een groot potentieel voor het verdienvermogen van Nederland. Via het Nationaal Groeifonds is daarom 615 miljoen euro geïnvesteerd in het ontwikkelen van quantumtechnologie voor de periode 2021-2028. Volgens de Rekenkamer heeft dit ertoe geleid dat Nederland op academisch gebied een ‘toppositie’ heeft verkregen, maar is de kunst nu om de verworven kennis te gaan vertalen naar ‘een plek op de hightechmarkt’. Daarbij noemt de Rekenkamer dat sommige andere landen de afgelopen jaren ‘aanzienlijk meer publiek geld’ in quantumtechnologie investeerden.
Harvest now, decrypt later
Voor die wedloop waarschuwt ook eerdergenoemde hoogleraar Mosca. ‘Zij die verantwoordelijk zijn voor het managen van cyberrisico’s’ moeten volgens hem ‘niet wachten met handelen’, omdat de technologie die het kraken van cryptografie mogelijk maakt zich recentelijk snel heeft ontwikkeld. Ook wijst hij op sterk toegenomen investeringen van met name China en Noord-Amerika, en op de sterke onderlinge competitie tussen landen.
Waar zowel wetenschappers als Mosca, alsook de Rekenkamer en de Rijksoverheid zelf voor waarschuwen is dat organisaties nu al gevaar lopen het slachtoffer te worden van ‘harvest now, decrypt later’ (ook wel store now, decrypt later) cyberaanvallen. Hierbij onderscheppen kwaadwillenden versleutelde data zoals staatsgeheimen, medische dossiers of financiële informatie. Hoewel ze die vandaag nog niet kunnen openen, bewaren ze deze bestanden in afwachting van technologie die de versleuteling kan verbreken.
Reactie EZK
Demissionair minister Vincent Karremans van Economische Zaken heeft in reactie op het rapport aangegeven dat het kabinet aan een Rijksbrede Quantum Strategie werkt, die naar verwachting in het tweede kwartaal van dit jaar aan de Tweede Kamer zal worden aangeboden. Deze strategie ‘zal het toekomstperspectief voor quantum in de Nederlandse samenleving en de rijksoverheid weergeven en een gezamenlijke aanpak bevatten om dat te realiseren’. De verdere uitwerking en implementatie van deze strategie zal aan het volgende kabinet overgelaten worden, aldus de minister.
LEES OOK
H2O Actueel: Rik Ferguson (Forescout/Europol): ‘Elke cyberaanval – echt of nep – moet serieus genomen worden’
H2O Actueel: Cyberjournaal: spionnen, honingpotjes en nieuwe wetgeving
