Ein Quantum Bit. Quantencomputer und ihre Auswirkungen auf die Sicherheit von morgen - Prof. Dr. Norbert Pohlmann

Quantencomputer: Ein reiner Gewinn für die Internet-Sicherheit?
Über den Stellenwert der Kryptografie im Hinblick auf die Entwicklung von Quantenrechnern

In vielen Zukunftserzählungen- und Szenarien spielen Quantencomputer eine Rolle, sie sind die Highend-Version des Computers. Aber wozu wären solche Rechner tatsächlich in der Lage? Bringen sie ausschließlich Vorteile oder bergen sie auch Risiken für kryptografische Verfahren? Quantencomputer arbeiten mit sogenannten Quantenbits oder Qubits. Diese können nicht nur die Zustände Null oder Eins annehmen, sondern auch jeden Zustand, der dazwischenliegt oder, genauer gesagt, jede Überlagerung der beiden Zustände. Sie wären in der Lage, die beste Lösung aus einer großen Menge möglicher Lösungen herauszufinden.

Bedeutung für die Kryptografie

Neben den Chancen durch diese immense Leistung, z.B. beim Erforschen physikalischer Phänomene oder in der Raumfahrt, birgt das Potenzial eines Quantencomputers aber auch Risiken – Die Einführung von Quantencomputern hätte zur Folge, dass alle zurzeit gebräuchlichen asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren, wie beispielsweise das RSA-Verschlüsselungsverfahren, unsicher wären. Alle Verschlüsselungsprotokolle, mit denen die Internet-Kommunikation verschlüsselt wird, wie beispielsweise SSH, TLS, IPSec, PGP oder S/MINE, wären von da an unbrauchbar. Verschlüsselter oder signierter E-Mail-Verkehr sowie sicheres Surfen im Internet wären nicht mehr möglich.

Quantensichere Algorithmen rechtzeitig etablieren

Jedoch ließe sich diese Fähigkeit des Computers natürlich auch ins Positive kehren, nämlich pro IT-Sicherheit zukünftiger kryptografischer Verfahren. So würden Quantencomputer zwar in der Lage sein, heutige Verschlüsselungsverfahren gänzlich unbrauchbar zu machen, würden aber auch gleichzeitig die Möglichkeiten bieten, Kommunikationskanäle zu entwickeln, die wirklich sicher sind und die Cyber Security auf ein neues Level heben.

Laut Experten wird noch einige Zeit vergehen bis zu den ersten wirklichen Quantenrechnern. Dennoch sollte auch heute schon damit begonnen werden, sich für diesen Fall vorzubereiten. Denn sollten quantensichere Algorithmen nicht bereits seit Jahren ihren Einsatz finden, wenn die ersten Quantencomputer zur Verfügung stehen, so wären keinerlei Daten im Internet mehr sicher: Quantencomputer sind das Damoklesschwert der Verschlüsselung und Vertrauenswürdigkeit im Internet.

Autoren:
Janosch Fischer
Prof. Norbert Pohlmann