Hot topic "Quantentechnologie und Quantencomputer-resistente Sicherheit"

Quantencomputern wird ein enormes Potenzial zugeschrieben, da ihre Fähigkeiten auf den Gesetzen der Quantenmechanik beruhen. Viele Unternehmen, Organisationen und Länder leisten sich geradezu ein Rennen um die sogenannte Quantum Supremacy, bei der bestimmte Probleme von Quantencomputern sehr viel schneller gelöst werden können als mit klassischen Rechnern. Die Anwendungsfelder von Quantencomputern und Quantentechnologien im Allgemeinen reichen von der effizienten Simulation von chemischen Prozessen bzw. Molekülbewegungen bis hin zur Optimierung von Prozessen und dem vielversprechenden Quanten-Internet. Das Besondere hierbei ist, dass die Quantenmechanik physikalische Effekte beschreibt, die wir im Alltag so nicht beobachten können. Auch Albert Einstein sprach vom Phänomen der "spukhaften Fernwirkung", bei der weitentfernte Teilchen miteinander verschränkt sind, oder perfekt miteinander korrelieren ohne dabei Informationen zu übertragen. Dies eröffnet neue Geschäftsfelder, die unsere Systemlandschaft und Denkweise maßgeblich verändern können.

Doch die Kehrseite der Medallie ist die Fähigkeit von Quantencomputern unsere gegenwärtige Sicherheitsinfrastruktur außer Kraft zu setzen. Peter Shor hat uns im Jahr 1994 gezeigt, dass die im Einsatz befindlichen Public Key Verfahren mittels Quantencomputer-Angriffen gebrochen werden können. Dies hat weitreichende Konsequenzen, da ohne einen adäquaten Ersatz die Sicherheit im Internet (TLS-Protokoll), wie z.B. bei der Authentifikation mittels Signaturen oder bei Finanztransaktionen, nicht mehr gegeben ist.

Infolge dieser großen Bedrohung hat die Forschung von Quantencomputer-resistenten Kryptoverfahren sehr stark zugenommen. Dabei werden verschiedene Ansätze erforscht, um das gewünschte Sicherheitsniveau auch in Gegenwart mächtiger Quantencomputer weiterhin zu gewährleisten. Diese Ansätze basieren auf mathematischen Problemen, die auch von Quantencomputern nicht effizient gelöst werden können.