Eine neue Studie des California Institute of Technology deutet darauf hin, dass fehlertolerante Quantencomputer kryptographische Systeme früher gefährden könnten als bislang angenommen – mit potenziell weitreichenden Folgen für Bitcoin, HTTPS und die gesamte digitale Infrastruktur.
Quantencomputer könnten gängige Kryptographie früher knacken als erwartet
Eine neue Studie des California Institute of Technology (Caltech) legt nahe, dass fehlertolerante Quantencomputer mit ausreichender Rechenleistung früher einsatzbereit sein könnten als bislang angenommen. Das hätte weitreichende Konsequenzen für die IT-Sicherheit – und speziell für kryptographische Systeme, auf denen Blockchain-Netzwerke wie Bitcoin und Ethereum basieren.
Neue Qubit-Architekturen beschleunigen den Zeitplan
Im Zentrum der Caltech-Forschung stehen sogenannte atomare Qubits – eine Technologie, die das Startup Oratomic weiterentwickelt. Im Gegensatz zu supraleitenden Qubits, wie sie etwa Google einsetzt, versprechen atomare Qubits eine höhere Stabilität und geringere Fehleranfälligkeit. Genau diese Fehlerkorrektur ist der kritische Engpass auf dem Weg zu praxistauglichen Quantencomputern.
Bisherige Schätzungen gingen davon aus, dass ein kryptographisch relevanter Quantencomputer noch Jahrzehnte entfernt ist. Die Caltech-Studie deutet darauf hin, dass dieser Zeitraum deutlich kürzer sein könnte.
Bedrohung für Bitcoin und klassische IT-Infrastruktur
Die praktische Relevanz ist erheblich: Bitcoin und Ethereum sichern Transaktionen und Wallet-Adressen unter anderem mit Elliptic Curve Cryptography (ECC). Ein hinreichend leistungsfähiger Quantencomputer könnte mithilfe des Shor-Algorithmus private Schlüssel aus öffentlichen Schlüsseln ableiten – und damit digitale Signaturen kompromittieren.
Doch die Bedrohung beschränkt sich nicht auf Kryptowährungen. Dieselben kryptographischen Verfahren schützen:
- HTTPS-Verbindungen und digitale Zertifikate
- E-Mail-Verschlüsselung
- Unternehmensanwendungen im Finanz-, Gesundheits- und Rüstungsbereich
Eine verfrühte Reife von Quantencomputern würde damit einen erheblichen Teil der digitalen Infrastruktur betreffen, die heute als sicher gilt.
Post-Quanten-Kryptographie rückt in den Fokus
Als Reaktion auf dieses Szenario hat das National Institute of Standards and Technology (NIST) bereits 2024 erste standardisierte Post-Quanten-Algorithmen verabschiedet:
- CRYSTALS-Kyber – für sicheren Schlüsselaustausch
- CRYSTALS-Dilithium – für quantenresistente digitale Signaturen
Diese Verfahren sind so konzipiert, dass sie auch von leistungsfähigen Quantencomputern nicht effizient gebrochen werden können.
Die Blockchain-Community diskutiert parallel sogenannte Quantum-Resistant Upgrades für bestehende Netzwerke. Für Bitcoin würde ein solcher Wechsel allerdings eine tiefgreifende Protokolländerung erfordern, die nur über einen breiten Konsens der Netzwerkteilnehmer durchzusetzen wäre – ein politisch wie technisch aufwendiger Prozess.
Einordnung für deutsche Unternehmen
Für Unternehmen in Deutschland ergibt sich aus der Caltech-Studie konkreter Handlungsbedarf. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) empfiehlt seit Längerem eine sogenannte Krypto-Agilität – also Architekturen, die einen späteren Algorithmentausch ohne vollständigen Systemwechsel ermöglichen.
Unternehmen, die sensible Daten über längere Zeiträume schützen müssen, sollten die Migration zu quantenresistenten Verfahren nicht länger als rein theoretisches Zukunftsprojekt behandeln.
Wer heute kryptographische Systeme plant oder beschafft, sollte die Kompatibilität mit Post-Quanten-Standards bereits jetzt berücksichtigen – angesichts der nun verkürzten Zeitschätzungen gewinnt dieser Ansatz an unmittelbarer Dringlichkeit.
Quelle: Decrypt AI
