Wir vertrauen unser Leben dem Internet an: Bankkonten, Krankenakten, Dating-Profile, Familiengeschichte – sogar unsere Einkaufslisten und Haustierfotos. Digitale Sicherheitssysteme nutzen mathematische Formeln, um Informationen zu verschlüsseln und Schnüffler und Gauner in Schach zu halten. Aber Quantencomputing könnte viele Online-Sicherheitsvorkehrungen durchbrechen.
Schuld daran ist die Verrücktheit der Quantenwelt. Dort bewirken winzige Teilchen Dinge, die sich scheinbar jeder Logik entziehen, wie zum Beispiel, dass sie gleichzeitig in zwei widersprüchlichen Zuständen existieren.
Quantencomputer werden seit Jahrzehnten für wissenschaftliche Experimente eingesetzt, doch erst seit Kurzem werden sie auch für praktische Zwecke nutzbar. Wissenschaftler und Unternehmen wetteifern darum, Maschinen zu bauen, die bestimmte Berechnungen viel schneller als bestehende Computer durchführen können.
Nur ein kleines Problem: Ein Quantencomputer könnte bald die Kryptografiesysteme knacken, die das Internet, wie wir es kennen, schützen.
Die Kryptographie beruht derzeit auf einer einfachen Annahme: dass es praktisch unmöglich ist, den „Schlüssel“ zu erraten, der unsere Geheimnisse entschlüsselt. In den rund 50 Jahren seit der Erfindung der Public-Key-Verschlüsselung war dies eine sichere Sache, da heutige Standardcomputer nur begrenzt in der Lage sind, bestimmte Aufgaben auszuführen, beispielsweise die Faktorisierung großer Zahlen.
Quantencomputer, die Bits namens Qubits verwenden, die 0, 1 oder beide gleichzeitig darstellen können, sind nicht so eingeschränkt. Es ist möglich — Einige Wissenschaftler halten es für wahrscheinlich — dass in den nächsten 15 Jahren ein Quantencomputer online gehen könnte, der leistungsfähig genug ist, um die Public-Key-Kryptographie zu knacken.
Glücklicherweise sind Wissenschaftler mit dem Fall beschäftigt. In dieser Ausgabe untersucht die Physikerin und leitende Autorin Emily Conover die bereits laufenden Bemühungen, neue quantensichere Verschlüsselungsmethoden zu entwickeln. Dazu gehören im nächsten Jahr neue Standards des US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology, die dazu beitragen werden, dass Cybersicherheitsexperten, Unternehmen und Regierungsstellen koordinierte Strategien entwickeln.
Die Dinge bewegen sich schnell. Conover berichtet, dass Google im vergangenen November bekannt gab, dass es Post-Quanten-Kryptografie für die interne Kommunikation verwendet. Andere blicken auf ein Quanteninternet, das selbst von Quantencomputern immun gegen Hackerangriffe wäre. In den USA, Europa und Asien wurden bereits einige Quantennetzwerke aufgebaut. Obwohl die Netzwerke eine begrenzte Reichweite haben, nutzen chinesische Banken Quantennetzwerke zur Datenübertragung.
Die Bedrohung durch Cyberkriminalität ist zum Alltag geworden. Letzte Woche teilte mir meine Bank per SMS mit, dass meine Kreditkarte gehackt wurde. (Offensichtlich haben die Algorithmen der Bank erkannt, dass ich nicht mit dem Bus von Washington, D.C. nach New York gefahren bin, um mir die Nägel machen zu lassen.) Für mich war das eine kleine Unannehmlichkeit, aber andere haben nicht so viel Glück. Laut der Federal Trade Commission meldeten im Jahr 2022 mehr als 1,1 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten Identitätsdiebstahl. Unternehmen, Regierungen und Finanzinstitute erleiden jedes Jahr Verluste in Milliardenhöhe durch Cyberkriminalität.
Da wir einen immer größeren Teil unseres Lebens online verbringen, wird es für uns alle wichtig sein, sicherzustellen, dass unsere privaten Daten auch im Quantenbereich geheim bleiben.