Kwantuminternet: een netwerk voor verstrengelde deeltjes

Bijgewerkt: 5 augustus 2026 · 6 min leestijd

Stel je een postbode voor die een brief bezorgt die zichzelf vernietigt zodra iemand onderweg de envelop opent — en die de ontvanger meteen laat weten dat er is geknoeid. Zoiets is de belofte van kwantuminternet: een netwerk waarmee je informatie kunt versturen die door de natuurkunde zelf wordt beschermd tegen afluisteren, in plaats van door een wiskundige code die met genoeg rekenkracht te kraken is.

Kwantuminternet is geen snellere versie van het internet dat we nu kennen. Je zult er geen Netflix-films sneller mee streamen. Het is een ander soort netwerk, bedoeld om deeltjes met bijzondere kwantumeigenschappen tussen locaties te verbinden. Vandaag de dag bestaat het vooral in de vorm van proefopstellingen en kleine testnetwerken tussen laboratoria en steden — een volwaardig, wereldwijd kwantuminternet is er nog niet.

Wat is het precies?

De basis van kwantuminternet is de qubit, de kwantumversie van een bit. Waar een gewone bit een 0 of een 1 is, kan een qubit — bijvoorbeeld een enkel lichtdeeltje (foton) — tegelijkertijd in een combinatie van beide toestanden verkeren. Dat heet superpositie.

Het echte werkpaard van kwantuminternet is kwantumverstrengeling (entanglement). Twee deeltjes kunnen zo met elkaar verbonden raken dat een meting aan het ene deeltje onmiddellijk de uitkomst van een meting aan het andere beïnvloedt, hoe ver ze ook uit elkaar liggen. Verstrengeling laat geen informatie sneller dan het licht reizen — dat zou tegen de natuurkunde ingaan — maar het levert wel een unieke, gedeelde bron op waarmee je dingen kunt doen die met klassieke bits onmogelijk zijn.

Een belangrijk natuurkundig gegeven is het no-cloning theorema: een onbekende kwantumtoestand kan niet perfect worden gekopieerd. Dat klinkt als een beperking, maar het is precies wat kwantumcommunicatie zo veilig maakt: een afluisteraar kan een qubit niet stiekem aftappen en doorsturen zonder de toestand te verstoren, en die verstoring is meetbaar.

Met verstrengeling kun je kwantumteleportatie uitvoeren: de onbekende toestand van een qubit overzetten naar een andere qubit op afstand, met behulp van een verstrengeld deeltjespaar plus een gewoon (klassiek) berichtje. Er wordt geen materie of energie geteleporteerd, alleen kwantuminformatie — en dat proces heeft altijd een klassiek datakanaal nodig, dus het is niet sneller dan licht.

De meest volwassen toepassing heet quantum key distribution (QKD, kwantumsleuteldistributie). Daarbij wisselen twee partijen via fotonen een geheime sleutel uit die ze vervolgens gebruiken om berichten via een gewoon netwerk te versleutelen. Elke afluisterpoging verstoort de fotonen meetbaar, waardoor de sleutel wordt afgekeurd voor die zij weet dat hij gecompromitteerd is. QKD werkt al buiten het lab, maar is strikt genomen een schakel vóór een volledig kwantuminternet, niet het hele systeem.

Om verstrengeling over lange afstanden overeind te houden, zijn kwantumrepeaters nodig: tussenstations die verstrengeling in stukjes opbouwen en "doorgeven" zonder de kwetsbare kwantumtoestand te vernietigen. Dat is technisch aanzienlijk lastiger dan een gewone signaalversterker, omdat je een kwantumtoestand niet zomaar kunt kopiëren of versterken.

Wat wil men ermee bereiken?

De belangrijkste drijfveer is toekomstbestendige beveiliging. Krachtige kwantumcomputers zouden ooit veelgebruikte versleuteling zoals RSA kunnen kraken. Inlichtingendiensten en criminelen kunnen nu al versleuteld verkeer opslaan om het later te ontcijferen zodra die computers er zijn — een risico dat bekendstaat als "harvest now, decrypt later" (nu verzamelen, later ontsleutelen). QKD en toekomstige kwantumnetwerken moeten communicatie bieden die niet met rekenkracht te kraken is, maar met natuurkundige wetten wordt beschermd.

Een tweede doel is het verbinden van kwantumcomputers onderling, zodat meerdere, relatief kleine kwantumcomputers via verstrengeling kunnen samenwerken als één groter systeem. Dat zou de weg vrij kunnen maken voor rekenkracht die geen enkele losse machine kan leveren.

Daarnaast wordt gedacht aan toepassingen als extreem nauwkeurige, gesynchroniseerde atoomklokken, verbeterde telescopen die metingen van verschillende locaties kwantumgewijs combineren, en beveiligingsprotocollen voor bijvoorbeeld bankverkeer, verkiezingen en kritieke infrastructuur die vertrouwen op onvervalsbare, gedeelde geheimen.

Voorbeelden uit de praktijk

In Nederland bouwde onderzoeksinstituut QuTech (een samenwerking tussen de TU Delft en TNO) een van de eerste kwantumnetwerken ter wereld. In 2015 voerden Delftse onderzoekers een "loophole-free" Bell-test uit die overtuigend aantoonde dat verstrengeling echt is en niet te verklaren door verborgen klassieke variabelen. In 2022 rapporteerde het team verstrengeling tussen twee qubits die niet rechtstreeks met elkaar verbonden waren, maar via een tussenliggend knooppunt — een belangrijke stap richting een schaalbaar netwerk met meerdere steden (Delft, Den Haag, Leiden).

China heeft fors geïnvesteerd in kwantumcommunicatie via satellieten. De satelliet Micius, gelanceerd in 2016 door onderzoekers van de University of Science and Technology of China, werd gebruikt om in 2017 verstrengelde fotonen te versturen en een videogesprek tussen Beijing en Wenen te versleutelen met satellietgebaseerde QKD. Op de grond legde China ook een QKD-glasvezelverbinding van ongeveer 2.000 kilometer aan tussen Beijing en Shanghai, met tussenstations om signaalverlies op te vangen.

De Europese Unie financiert de Quantum Internet Alliance, een consortium van universiteiten en onderzoeksinstellingen (met QuTech in een leidende rol) dat werkt aan de bouwstenen voor een Europees kwantuminternet. Parallel hieraan loopt EuroQCI, een initiatief van de Europese Commissie en de EU-lidstaten om een grensoverschrijdende kwantumveilige communicatie-infrastructuur op te zetten, met zowel grondnetwerken als een satellietcomponent.

In de Verenigde Staten publiceerden het Department of Energy en diverse nationale laboratoria in 2020 een routekaart ("blueprint") voor een Amerikaans kwantuminternet. Laboratoria als Argonne, Fermilab en Oak Ridge, samen met het onderzoeksnetwerk ESnet, bouwen testnetwerken om kwantumverstrengeling over bestaande glasvezelverbindingen te demonstreren. Ook defensieonderzoeksbureau DARPA heeft programma's op dit gebied gefinancierd.

Op commercieel vlak bieden bedrijven als het Japanse Toshiba en het Zwitserse ID Quantique al kant-en-klare QKD-apparatuur aan, die onder meer wordt ingezet door banken en overheidsinstanties voor punt-tot-puntverbindingen tussen datacenters.

Hoe ver is de techniek?

Het onderscheid tussen "al werkend" en "nog experimenteel" is hier cruciaal. Punt-tot-punt QKD is technisch volwassen en commercieel verkrijgbaar, al blijft het een niche naast klassieke, post-kwantum-cryptografische oplossingen die volledig met software werken en goedkoper zijn om uit te rollen.

Een volledig kwantuminternet — met verstrengeling die over lange afstanden via repeaters in stand blijft, en waarmee willekeurige knooppunten kwantuminformatie kunnen uitwisselen — bestaat vooralsnog alleen op laboratorium- en stadsschaal. De belangrijkste natuurkundige horde is verlies: fotonen gaan in glasvezel geleidelijk verloren, en zonder repeater werkt betrouwbare kwantumcommunicatie doorgaans niet veel verder dan zo'n 100 tot 150 kilometer. Satellieten omzeilen dit voor lange afstanden, maar zijn afhankelijk van weer, zichtlijnen en beperkte doorvoersnelheid.

Praktisch bruikbare kwantumrepeaters, die verstrengeling kunnen "opslaan" in een kwantumgeheugen lang genoeg om op andere schakels te wachten, zijn nog niet op grote schaal beschikbaar; dit is een van de actiefste onderzoeksgebieden binnen het veld. Onderzoekers noemen doorgaans een tijdshorizon van pakweg een decennium voor regionale kwantumnetwerken met meerdere repeaters, en aanzienlijk langer voor een wereldwijd kwantuminternet — met de nadrukkelijke kanttekening dat dit soort voorspellingen in het verleden vaker te optimistisch is gebleken. Omdat deze tekst is geschreven op basis van kennis tot begin 2025, is het goed mogelijk dat er sindsdien nieuwe recordafstanden of doorbraken zijn gemeld; check bij twijfel de bronnen hieronder voor de actuele stand van zaken.

Wie werken eraan?

Nederland geldt internationaal als koploper dankzij QuTech in Delft, dat zowel fundamenteel onderzoek doet als een concreet stadsnetwerk bouwt. China investeert al jaren zwaar in kwantumcommunicatie, met de University of Science and Technology of China (onder leiding van onder anderen natuurkundige Pan Jianwei) als drijvende kracht achter zowel de Micius-satelliet als de grondnetwerken.

In de Verenigde Staten trekken het Department of Energy met zijn nationale laboratoria en DARPA de kar, aangevuld met bedrijven als IBM, Qunnect en Aliro Quantum die zich specifiek op kwantumnetwerktechnologie richten. De Europese Unie coördineert via de Quantum Internet Alliance en EuroQCI de inspanningen van lidstaten en kennisinstellingen, met als doel een Europese kwantumveilige infrastructuur die niet afhankelijk is van niet-Europese technologie.

Op de commerciële markt voor kwantumveilige verbindingen (voornamelijk QKD) zijn Toshiba en ID Quantique momenteel de bekendste aanbieders, met daarnaast een groeiend aantal start-ups die zich richten op kwantumgeheugens, fotonenbronnen en netwerkbeheer-software voor toekomstige kwantumnetwerken.