von DIRK EIDEMÜLLER
Der Quantencomputer ist in aller Munde. Weltweit sind regelmäßig neue Fortschritte der Forscher in den Schlagzeilen. Das ist verständlich, versprechen die Rechner doch ganz neue Möglichkeiten für die Entwicklung neuer Medikamente und Materialien. Doch die Schattenseiten von Quantencomputern werden meist nur nebenbei erwähnt: Mit ihrer Unterstützung könnte es in einigen Jahren möglich werden, die heute gängigen Verschlüsselungsalgorithmen beim Austausch von Daten im Internet auszuhebeln.
Schon jetzt zeichnen weltweit Geheimdienste und vermutlich auch zahlreiche kriminelle Akteure allen möglichen Datenverkehr auf, dem sie habhaft werden können. Sollte in vielleicht zehn Jahren ein entsprechend leistungsstarker Quantencomputer verfügbar sein, könnte dieser sämtliche privaten Daten, E-Mails, Gesundheitsakten und finanziellen Transaktionen durchleuchten und damit womöglich zahlreiche Menschen erpressbar machen.
Noch ist ein derart leistungsstarker Quantencomputer Zukunftsmusik – um ihn zu realisieren, müssten zuerst mehrere technologische Durchbrüche errungen und etliche Entwicklungsstufen durchlaufen werden. „Doch die bloße Möglichkeit hat immerhin Regierungen so weit aufgeschreckt, dass etwa das US-amerikanische National Institute for Standards and Technology schon vor fast zehn Jahren einen Wettbewerb ausgerufen hat, um neue Verschlüsselungsverfahren zu entwickeln, die gegenüber Angriffen mit Quantencomputern sicher sind“, berichtet Kai Bongs, Direktor am Institut für Quantentechnologien des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Ulm.
Vertrauen auf wackeligen Beinen
Diese neuen kryptografischen Verfahren, die Daten mit speziellen mathematischen Algorithmen verschlüsseln, sollen zwar „quantensicher“ sein – also auch für Quantencomputer nur mit unrealistisch großem Aufwand zu knacken. Aber natürlich stellt sich für Anwender die Frage, ob sie diesen neuen Algorithmen gleich absolutes Vertrauen schenken sollen. Die kryptografischen Verfahren haben einen strengen Auswahlprozess durchlaufen. Doch einer der fünf Algorithmen in der Endausscheidung ist im letzten Augenblick durchgefallen. Es ist also denkbar, dass irgendein mathematisches Genie oder eine Gruppe gewiefter Geheimdienstmitarbeiter einen Kniff findet, um den einen oder anderen der neuen Algorithmen auszuhebeln.
„Zum Glück gibt es mit der Quantentechnologie ein weiteres Verfahren, das sichere Daten verspricht, und zwar aufgrund naturgesetzlicher Prinzipien, die sich nicht überlisten lassen“, sagt Bongs. „Das ist die sogenannte Quantenkommunikation.“ Hierbei werden sogenannte verschränkte Zustände ausgetauscht, bei denen je zwei Partnerteilchen miteinander verknüpfte Eigenschaften tragen. Nach den Gesetzen der Quantenphysik wird diese Verschränkung zerstört, wenn ein Spion versucht, die übertragenen Daten unterwegs abzugreifen (siehe BDW 4/2023, „Abenteuer Quanteninternet“). Das ermöglicht es beispielsweise, über verschränkte Photonen – also einzelne Lichtteilchen – sogenannte Quantenverbindungen zwischen verschiedenen Kommunikationsteilnehmern einzurichten.
