Nederland speelt een cruciale rol bij de deeltjesversneller Large Hadron Collider, die vanochtend in Zwitserland wordt opgestart na dertig jaar voorbereiding.
Nederland speelt een centrale rol in de wetenschappelijke activiteiten die worden ontplooid met de deeltjesversneller Large Hadron Collider. Als de LHC het kloppend hart is van natuurkundig onderzoek, dan levert Nederland een groot deel van de bloedbaan.
Op woensdag 10 september 2008 om half tien in de ochtend zetten wetenschappers uit de hele wereld na bijna 30 jaar voorbereiding de LHC aan voor een eerste 'proefrit'. De deeltjesversneller zal eerst stationair draaien. In de komende maanden zal het systeem op volle gang worden gebracht en begint het wetenschappelijk onderzoek naar het allervroegste begin van ons heelal.
Oerknal
Heel kleine deeltjes zullen met immense snelheid door de 27 kilometer lange ringvormige tunnel met meetinstrumenten worden gejaagd. Op het moment dat de deeltjes met elkaar botsen, hopen onderzoekers aanwijzingen te zien van hoé het heelal er kort na de oerknal uitzag. Het gaat om veertig miljoen botsingen per seconde waarbij onderzoekers in feite speuren naar een speld in een hooiberg (uitleg in stripboekvorm).
Het daadwerkelijke ónderzoek naar de metingen vindt niet plaats in Zwitserland, maar aan universiteiten verspreid over de hele wereld.
Centrale rol
Nederland speelt een centrale rol in de distributie van de immense hoeveelheden gemeten data naar die universiteiten. Naar verwachting zal er jaarlijks 15 petabyte uit de LHC stromen.
"Het origineel van de data wordt bij CERN, waar de LHC staat, opgeslagen. De datasets worden verspreid naar 11 locaties elders in de wereld, als databron voor de wetenschappers. En daarmee is meteen het back-up probleem van zo'n gigantische hoeveelheid data meteen aangepakt". Dat zegt Erik-Jan Bos, directeur bij Surfnet uit Utrecht. Surfnet is beheerder van het gelijknamige Nederlandse onderzoeksnetwerk en tevens de internetprovider voor hogescholen en universiteiten.
Nederland distributieland
"Het werkt volgens een Tier 0, 1 en 2 architectuur. Tier 0 is bij CERN. Daar vandaan worden de gegevens doorgesturud naar de 11 Tier 1 centra in de wereld, waarvan er zeven in Europa staan, 2 in de Verenigde Staten, 1 in Canada en 1 in Taiwan. Dáár worden de gegevens digitaal opgehaald door fysici uit de hele wereld. Zij kunnen thuis blijven, aan hun eigen instituut, om met het materiaal aan de slag te gaan."
Nederland bevindt zich bij de 7 Europese landen die een Tier 1 centrum hebben, en dat bevindt zich in het Amsterdam Science Park, bij NIKHEF-SARA.
Snelwegen van licht
Vijf jaar geleden vroeg CERN zich af hoe alle verzamelde data vanuit Zwitserland verspreid zou moeten gaan worden. Vrijwel direct werd er gekozen voor een model dat in Nederland is bedacht en geïmplementeerd: de Tier 1-centra zouden met zogeheten lichtpaden van 10 Gbit/s met elkaar worden verbonden.
Een lichtpad is een punt-tot-punt optische verbinding met enorm hoge bandbreedte en gegarandeerde kwaliteit van dienstverlening. Eén lichtpad heeft een capaciteit van 10 gigabit per seconde. Het is een betrouwbare en kosteneffectieve manier om hoge volumes aan data snel en efficiënt te versturen tussen twee punten.
Netherlight
Vanuit CERN lopen optische verbindingen van elk 10 gigabit per seconde naar de 11 afzonderlijke Tier 1-centra. Dat is een totale capaciteit van 110 Gbps. "Alle bestemmingen buiten Europa, op 1 na, gaan eerst naar Nederland, naar Netherlight en dan naar de eindbestemming. Dat is een kleine 40 Gbps. Netherlight", een Glif -exchange voor lichtpaden. "heeft een totale capaciteit aan internationale bandbreedte van meer dan 200 Gbps. Als je een vergelijking wil maken, dan is Netherlight voor lichtpaden wat de Ams-IX is voor routering van alle internetverkeer."
De meeste Europese Tier 1 centra via het pan-Europese research netwerk GÉANT2 gekoppeld zijn met CERN. Verder is het zo dat verbindingen met een aantal grote Tier 2 centra via NetherLight verlopen, te weten MSU in Moscow, Rusland en TIFR in Mumbai, India.
Getest
Bos: "Inmiddels is het LHC Optical Private Network (OPN) anderhalf jaar operationeel. Het is in die tijd uitvoerig getest. Als de LHC officieel van start gaat, komt er voor ons een einde aan het voorbereidings- en planningsproces dat een paar jaar geleden begon" en hoeven wetenschappers wereldwijd zich geen zorgen te maken over het transport van hun data (wat op andere locaties nog met tapes en koeriers gebeurt).
CERN is behalve de thuisbasis van de LHC ook de geboortegrond van het world wide web.
Dat het CERN ook interessante spin-off heeft wordt bewezen door het feit dat hier het worldwideweb is uitgevonden. Dat er meer spin-oof is wordt bijvoorbeeld bewezen door het bedrijf IdQuantique (www.idquantique.com) in Geneve. Dit bedrijf produceerd Singe photon detectors voor gebruik van bijvoorbeeld het CERN. Deze techniek is echter ook bruikbaar voor het maken van Quantum Random Generatoren en Quantum Cryptografie Systemen. Met deze techniek zijn Informatie Uitwisselings Systemen te maken welke gebaseerd zijn op wiskundige en natuurkundige wetten. Het voordeel hiervan is dat deze wetten ontdekt en gebruikt kunnen worden, maar niet veranderd en daarmee dus universeel. Als je systemen maakt welke gebaseerd zijn op deze wetten en de eigenschappen van deze systemen bewijst met deze wetten, dan zijn de eigenschappen van deze systemen dus ook universeel en tijdloos en kunnen niet door mensen gewijzigd worden. Een presentatie van een voorbeeld research systeem hiervan is te vinden op de link http://picasaweb.google.com/freemovequantumexchange
Internet is geen vinding van cern, was bedacht door Darpa Industries.
Het nadeel van quantum mechanica, is dat we het nog niet begrijpen. Dergelijke systemen kunnen veilig zijn. Maar kunnen net zo goed later onveilig blijken. De huidige gedachte mag dan zijn dat het veilig is. Maar zoals bij iedere beveiliging, er zijn altijd mensen opzoek naar methoden om de beveiliging te kraken.
Persoonlijk, denk ik dat het multidimensionale karakter van quantum mechanica nog wel eens als onveilig zou kunnen uitpakken.
@Nico
In het artikel staat dat het worldwideweb op het CERN is uitgevonden. Dit klopt.
Quantum Theorie is wiskundig te beschrijven met Hilbert Spaces. Experimentele metingen komen tot de meetonnauwkerigheid overeen met de theoretische voorspellingingen van deze wiskundige modellen. Quantum Theorie is de meest fundamentele fysische theorie die we op dit moment hebben en is meer dan 75 jaar ongewijzigd. Alle andere theorieen zijn minder fundamenteel en erven daarmee de eigenschappen van de Quantum Theorie. Een leuk overzichtje daarvan is te zien op de link http://picasaweb.google.com/freemovequantumexchange/RandomnessEstimation
De bewijsbare veiligheid van het research FreeMove Quantum Exchange informatie systeem is niet alleen theoretisch bewijsbaar maar wordt ook in de praktijk real-time gemeten en gecontroleerd. Daarmee kan het in de praktijk niet gekraakt worden, want dit zou je onmiddelijk kunnen meten. Dit kan zowel met Quantum Cryptography (door bijvoorbeeld de polatisatie toestanden te meten) als met Quantum Randomness (door bijvoorbeeld de hoeveelheid entropie te meten). Het is simpel wiskundig te bewijzen dat als de gebruikte sleutels voor de encryptie onafhankelijk zijn en allemaal een entropie hebben welke groter is dan de entropie van alle informatie welke je beveiligd, dat deze beveiliging onkraakbaar is (zie bijvoorbeeld http://docs.google.com/View?docid=dds86766_0drrp6t referentie [1] voor een wiskundig bewijs hiervan). Het is ook theoretisch bewijsbaar en praktisch meetbaar dat een Quantum Randomgenerator voldoet aan de randvoorwaarde voor de generatie van sleutels welke voldoende entropie hebben en onafhankelijk van elkaar zijn.
Daarmee is dus theoretisch en praktisch bewezen dat deze systemen onkraakbaar zijn. Het probleem kan natuurlijk wel zijn dat een wiskundig/natuurkundig concept in een praktisch systeem niet goed geimplementeerd is/wordt. Echter in de praktijk blijkt dit met testen of dit het geval is of niet.