Zonder kwantummechanica geen digitale wereld
Zonder het te weten leven we allemaal in een wereld die is opgebouwd door de kwantummechanica.
Elke keer dat we een bericht versturen, een foto maken, een MRI-scan doen of GPS raadplegen, maken we gebruik van de vruchten van een wetenschappelijke ontdekking die zo’n eeuw geleden is ontstaan.
Tussen 1925 en 1980 heeft de eerste kwantumrevolutie de wetenschap en de industrie op zijn kop gezet. Van het begrijpen van atomen tot het beheersen van elektronen heeft zij geleid tot de creatie van:
- De transistor, die de basis legde voor de computer en de smartphone.
- De laser, zonder welke Internet niet zou bestaan.
- Ingebedde schakelingen en microprocessoren, de micro-elektronica
- MRI-scans en moderne beeldvorming in de geneeskunde
- Atoomklokken, essentieel voor het functioneren van GPS.
Met andere woorden, zonder kwantummechanica zou er geen digitaal tijdperk zijn, geen Internet en geen verbonden samenleving. Het is zij die ons digitale tijdperk heeft gevormd.
2025 : het honderdjarige jubileum van een stille revolutie
Het International Year of Quantum Science and Technology (AIQ 2025), uitgeroepen door de Verenigde Naties en gecoördineerd door UNESCO, heeft als doel 100 jaar kwantummechanica te vieren. Voor Afrika markeert dit een historisch moment om de kwantumrevolutie te integreren in educatieve, technologische en economische prioriteiten.
Ook heeft UNESCO benadrukt dat capaciteitsopbouw in de Global South prioriteit moet krijgen en dat een « quantumkloof » voorkomen moet worden.
2025 : de scheidslijn tussen de digitale samenleving en het ultra-veilige kwantumnetwerk
Als de eerste revolutie elektronica, fotonica en de digitale samenleving heeft voortgebracht, is men tegenwoordig in een race naar de kwantumcomputer en kwantumcommunicatie.
Kwantumcommunicatie is een technologie die rijpt, terwijl de kwantumcomputer een onderwerp van onderzoek blijft en een enorm beladen onderwerp is in zowel wetenschap als economie.
Kwantumcommunicatie ontwikkelt zich momenteel op twee sporen:
- China, het China National QKD-netwerk (Quantum Key Distribution) verbindt al meerdere steden via een ultra-veilig kwantumcommunicatienetwerk.
- Europa, het EuroQCI-programma bouwt de eerste kwantumoptische snelwegen tussen 27 landen.
De kwantumcomputer is niet langer een loutere theorie, hij blijft onderwerp van onderzoek. Er moet nog veel gebeuren en de race is hevig tussen de grote bedrijven (IBM, Google, Microsoft, Alibaba, …).
2025 wordt zo de scheidslijn tussen twee tijdperken: het klassieke digitale tijdperk, ontstaan uit de eerste kwantumrevolutie, en het verbonden kwantumtijdperk, dat beveiliging, berekening en communicatie van de toekomst hervormt en de verwachte toepassingen omvat waaronder:
- De ontdekking van nieuwe geneesmiddelen
- De ontdekking van nieuwe materialen
- De grootschalige verwerking van Big Data: kwantum-machine-learning (QML) clustering
- Zeer complexe simulaties
- Cybersecurity
Cyberbeveiliging in het kwantumtijdperk: herschrijven van digitale verdediging
Met de komst van kwantumcomputers worden traditionele encryptiesystemen (RSA, ECC, AES) kwetsbaar.
Daarom heeft de NIST in 2024 nieuwe post-quantum cryptografiestandaarden (PQC) gepubliceerd die bestand zijn tegen kwantumaanvallen:
- FIPS 203 – ML-KEM (Kyber) : veilige sleuteluitwisseling
- FIPS 204 – ML-DSA (Dilithium) : digitale handtekeningen
- FIPS 205 – SLH-DSA (SPHINCS+) : hash-gebaseerde handtekeningen
Daarnaast maken kwantumcommunicatie (QKD – Quantum Key Distribution), die gebaseerd is op de natuurwetten, elke onderschepping detecteerbaar.
Deze twee benaderingen — PQC (post-quantum cryptografie) en QKD (Quantum Key Distribution) — vormen samen de basis voor een duurzame digitale beveiliging in het kwantumtijdperk.
Afrika mag de trein naar de tweede kwantumrevolutie niet missen
Afrika is geweest en blijft een passieve consument van de eerste kwantumrevolutie (namelijk de huidige digitale wereld), terwijl het aanpakken van digitale uitdagingen geen privilege is van de meest ontwikkelde landen: het is een ambitie die voor iedereen bereikbaar is.
De democratisering van toegang tot digitale technologie, de verspreiding van kennis, knowhow en zichtbaarheid via cyberspace biedt vandaag elk land – en met name Afrika – een historische kans om actief deel te nemen aan de wereldwijde technologische transformatie.
Door te investeren in onderwijs, scholing en samenwerking kan het continent een kritische massa aan vaardigheden opbouwen die in staat zijn te ontwerpen, te innoveren en waarde te creëren op hetzelfde niveau als de technologiegiganten die Google, Amazon, Facebook, Apple en Microsoft vormen.
Maar om deze transitie te laten slagen, mag Afrika de trein van de tweede kwantumrevolutie niet missen.
Afrika moet haar burgers bewust maken van kwantumwetenschappen en -technologieën, lokaal onderwijs en onderzoek in kwantumfysica en informatica versterken, en deze disciplines in Afrikaanse universitaire curricula opnemen.
Het continent moet bovendien de wetenschappelijke samenwerking Zuid-Zuid en Noord-Zuid bevorderen, het onderwijs in STEM (Science, Technologie, Ingenieurswetenschap en Wiskunde) aanmoedigen, en innovatie en ondernemerschap in kwantumtechnologie stimuleren.
Door deze weg te kiezen draagt Afrika niet alleen bij aan zijn digitale zelfredzaamheid, maar ook aan de bouw van een inclusieve en duurzame technologische toekomst.
Mouhamadou Sall is voorzitter van ECPI (Ecole Centrale Polytechnique d’Ingénieurs) – Dakar.
[email protected]
