SK Telecom en KISTI testen kwantumnetwerken virtueel met digital twin

Een netwerk voor kwantumsleuteldistributie (QKD) is niet zomaar even aan te passen. Is de glasvezel eenmaal gelegd en de apparatuur geïnstalleerd, dan is het lastig en duur om bijvoorbeeld de afstand tussen zenders en ontvangers te veranderen of het lichtverlies in de kabels te testen. SK Telecom en het Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI) lossen dat op met een digital twin: een virtuele evenknie van het echte netwerk waarin al die variabelen wél vrij aangepast kunnen worden.

Het systeem koppelt twee onderdelen die normaal apart ontwikkeld worden. SK Telecom bouwde een systeem dat kwantumsleutels beheert en verdeelt, gebaseerd op containertechnologie. KISTI ontwikkelde een simulator die het gedrag van QKD-apparatuur nabootst, inclusief factoren als communicatieafstand, optisch verlies en de eigenschappen van ontvangers. Beide systemen praten met elkaar via een interface die voldoet aan de standaarden van het European Telecommunications Standards Institute (ETSI). Vraagt het sleutelbeheersysteem om een kwantumsleutel, dan simuleert KISTI's systeem de bijbehorende netwerkomstandigheden en stuurt het in realtime de resultaten terug.

Eerste koppeling tussen onafhankelijke systemen

Volgens de twee organisaties is dit de eerste keer dat een sleutelbeheersysteem en een QKD-simulator, die volledig los van elkaar zijn ontwikkeld, met elkaar zijn verbonden via een openbare, standaardconforme interface. Dat is meer dan een technische mijlpaal: omdat de koppeling niet afhankelijk is van specifieke merkapparatuur, kan hetzelfde principe in de toekomst ook gebruikt worden om QKD-systemen van andere fabrikanten of onderzoeksinstellingen met elkaar te laten samenwerken. Dat moet de interoperabiliteit tussen verschillende kwantumnetwerken vergroten, iets wat nu nog een van de grootste obstakels is voor grootschalige uitrol van kwantumcryptografie.

Onderdeel van nationaal onderzoeksprogramma

Het project is onderdeel van twee onderzoeksopdrachten van het Zuid-Koreaanse ministerie van Wetenschap en ICT, gericht op het efficiënter maken van QKD-netwerken en het opbouwen van nationale infrastructuur voor kwantumcommunicatie. Ryu Tak-gi, netwerktechnisch manager bij SK Telecom, zegt dat de koppeling het mogelijk maakt om uiteenlopende netwerkomgevingen en sleutelbeheerfuncties flexibel te verifiëren. Song Jung-seok, hoofd van de onderzoeksafdeling netwerktechnologie bij KISTI, noemt het een fundament voor het testen van verschillende kwantumcryptografie-omgevingen, dat op termijn moet bijdragen aan meer schaalbaarheid en interoperabiliteit tussen systemen.

Voor bedrijven en overheden die overwegen te investeren in kwantumveilige communicatie betekent dit vooral dat de drempel om te experimenteren omlaag gaat. In plaats van eerst een kostbaar fysiek netwerk aan te leggen, kunnen configuraties eerst virtueel worden doorgerekend en pas daarna in de praktijk worden toegepast.