Quantentechnologie und Quantencomputer-resistente Sicherheit

In den Medien wird in immer kürzeren Zeitintervallen über signifikante Entdeckungen und Meilensteine bei der Entwicklung von mächtigen Quantencomputern berichtet. Ist das nur ein nächster Hype und was sind Quantencomputer eigentlich?

Der Physiker Richard Feynman hat 1982 festgestellt, dass sich quantenmechanische Systeme nicht effizient mittels klassischer Rechner simulieren lassen. Deshalb schlussfolgerte er, dass für derartig komplexe Aufgaben neuartige Rechner auf Basis der Quantenmechanik besser geeignet wären. Damit wurde das Fundament für die Entwicklung von innovativen Quantenalgorithmen und Quantencomputern gelegt. Seit jeher haben sich die Anwendungsbereiche vervielfacht. Dies betrifft weite Teile der Wirtschaft und Forschung. Hierdurch erhofft man sich, kürzere Entwicklungszyklen bei der Herstellung von Medikamenten, genauere Vorhersagen beim Klimawandel, schnellere Simulationen in der Chemie und hohe Effizienzvorteile bei der Lösung von komplizierten Optimierungsproblemen zu realisieren. Längst hat der Einsatz von Quantencomputern auch andere Bereiche, wie z.B. künstliche Intelligenz und Blockchain, erfasst. Bereits heute ist man sich sicher, dass praktikable Quantencomputer eine der größten Errungenschaften sein könnten, was an den weltweit stark ansteigenden Investitionen zu beobachten ist.

Quantencomputer stellen aber auch die größte Gefahr für unsere aktuelle IT-Sicherheitsinfrastruktur dar. Denn der Mathematiker Peter Shor hat im Jahre 1994 einen Quantenalgorithmus vorgestellt, mit dem es möglich ist, die im Einsatz befindlichen Public Key Verfahren zu brechen. Im Grunde wäre es hierdurch möglich, jegliche IT-Sicherheit außer Kraft zu setzen und in fast alle Lebens- und Wirtschaftsbereiche problemlos einzudringen mit fatalen Folgen für die Gesellschaft und Wirtschaft. Deshalb ist es jetzt umso wichtiger, dass Unternehmen, Organisationen und Länder gemeinsam und so früh wie möglich handeln.

Aber wie schützen wir uns? Die gute Nachricht ist, dass in den letzten Jahrzehnten neuartige Ansätze erforscht wurden, die als Gegenmaßnahme auch zukünftige IT-Sicherheitsinfrastrukturen vor mächtigen Quantencomputern schützen können. Sogenannte Quantencomputer-resistente Sicherheitstechnologien kommen hier zum Einsatz und sind zum Teil soweit ausgereift, dass sie effizient und problemlos in die aktuelle IT-Sicherheitsinfrastruktur integriert werden oder IoT-Geräte schützen können. Eine Umrüstung ist somit schon jetzt möglich. In diesem Workshop sollen einige Quantencomputer-resistente Alternativen näher betrachtet werden, um Teilnehmern mögliche Handlungsoptionen aufzuzeigen.