Blog: Die Bedeutung von Quantencomputern für die Verschlüsselung

03.12.2014

Könnte die Entwicklung im Bereich Quantencomputing alles ändern was wir heute über Verschlüsselung wissen?

Angesichts des schnellen Tempos in der IT fragen wir uns immer wieder, was in der Zukunft geschehen und was „the next big thing“ sein wird. Auch Unternehmen sollten sich diese Frage stellen, denn wer sich nicht rechtzeitig mit neuen Entwicklungen befasst, wird nur allzu oft von agileren Wettbewerbern zurückgelassen.

In den letzten Jahren wurde oft über die Entwicklungen im Bereich Quantencomputing gesprochen. Für viele Leute ist das eine richtig grosse Sache, denn sollte sich das Konzept als wirtschaftlich lebensfähig herausstellen, könnte es den grössten Sprung der Computertechnik seit der Entwicklung des Siliziumchips bedeuten. Dementsprechend gross ist das Interesse von ganz verschiedenen Gruppen, von Unternehmen über Geheimdienste bis hin zu Hackern.

Die Umwälzungen durch Quantencomputing würden voraussichtlich jeden Wirtschaftsbereich betreffen, allerdings machen sich viele Leute insbesondere um die Auswirkungen auf die Kryptografie Gedanken.

Ist ein neuer Ansatz notwendig?

Eine der wichtigsten Eigenschaften des Quantencomputing ist die Fähigkeit, die Anzahl simultaner Rechenoperationen im Vergleich zu gewöhnlichen Computern massiv zu steigern. Grossrechner können – theoretisch – Billionen Kalkulationen jede Sekunde durchführen, eine Revolution dessen, was wir derzeit über Computer denken.

Und das stellt die Verschlüsselung möglicherweise vor ein grosses Problem. Heutzutage rührt der Schutz von Verschlüsselung nicht daher, dass sie nicht zu knacken wäre, sondern dass es so viele mögliche Berechnungen gibt, dass es praktisch nicht machbar ist.

So gibt es für eine 128-bit AES-Verschlüsselung 2 hoch 128 mögliche Schlüssel – oder ungefähr 340 Sextillionen (eine Sextillion ist eine 1 gefolgt von 36 Nullen). Selbst wenn ein Computer pro Sekunde eine Billion Schlüssel durchprobieren könnte, würde es theoretisch 10.79 Trillionen Jahre dauern, den richtigen Schlüssel zu finden.

Aber mit Quantencomputern, die viele Billionen Schlüssel in Bruchteilen von Sekunden durchtesten, ist dies nicht nur möglich, es ist auch wirklich machbar. So kann auf einmal etwas, das vorher unmöglich erschien, in einem passablen Zeitraum von einigen wenigen Monaten durchgeführt werden. Wäre die Technik allgemein verfügbar, viele aktuelle Formen von Verschlüsselung würden obsolet werden.

Wie wahrscheinlich ist das?

Natürlich ist viel davon spekulativ, wie überhaupt ein Grossteil der aktuellen Forschung im Bereich Quantencomputing. Derzeit ist der Bau eines Quantencomputers eine unglaublich komplexe und teure Aufgabe und die heutigen Modelle sind in der Regel nur für einige bestimmte Aufgaben nutzbar.

Bei Experten herrscht Uneinigkeit darüber, wann Quantencomputer wirklich allgemein einsetzbar sein werden. Manche gehen von fünf bis zehn Jahren aus, andere von bis zu zwanzig Jahren, und wieder andere zweifeln daran, dass sie jemals praktisch zum Einsatz kommen werden.

Aber, wie die Washington Post berichtete, nehmen wichtige Geheimdienste wie die NSA das Potential des Quantencomputing ernst, auch wenn sie es als Langzeit-Projekt sehen. Im gleichen Artikel wird auch erwähnt, dass die Entwicklung eines Quantencomputers mit genug Rechenleistung, um die gigantische Anzahl an simultanen Rechenoperationen auszuführen, die für das Knacken komplexer Verschlüsselungstechnologien notwendig sind,  eine Herausforderung bleibt, insbesondere wegen der Anfälligkeit und mangelnden Stabilität der heutigen Quantencomputer.

Trotzdem bleibt es ein Gebiet mit enormem Potential für die Zukunft und ist definitiv etwas, auf das die Verschlüsselungsbranche in den kommenden Jahren ein Auge haben sollte. Ich werde das in jedem Fall tun, denn die Auswirkungen auf die Art und Weise, wie wir heute Daten sichern, wären massiv.


von Marcel Mock, CTO

Marcel