Quantencomputer: Freund oder Feind der Datensicherheit?

Quantencomputer stehen oft im Mittelpunkt negativer Schlagzeilen, vor allem wegen ihres Potenzials, bestehende Verschlüsselungs­standards zu knacken und damit die Cybersicherheit zu gefährden. Doch diese revolutionäre Technologie bietet weit mehr als nur Risiken. Ron Cohen, Quantum Application Engineer bei Classiq zeigt, wie Quantencomputer nicht nur Herausforderungen mit sich bringen, sondern auch enorme Chancen für Sicherheit, Kommunikation und künstliche Intelligenz eröffnen.

von Ron Cohen, Quantum Application Engineer bei Classiq

Während die Vorbereitung auf Worst-Case-Szenarien zweifelsohne wichtig ist, sollten jedoch auch die Chancen, die Quantencomputer bieten, nicht außer Acht gelassen werden.

Quantencomputer können nicht nur große Datenmengen schnell verarbeiten, sondern auch KI/ML-Modelle besser trainieren.”

Zudem erschließen sie im Bereich der Kommunikation und des Informationsaustausches sogar höhere Sicherheitsstandards.

RSA-Verschlüsselung und Quantentechnologie: Zwei Seiten einer Medaille

Derzeit werden private Daten mithilfe der RSA-Verschlüsselung geschützt. Diese Methode verwendet eine mathematische Operation, um ein kryptografisches Schlüsselpaar zu erzeugen: einen öffentlichen Schlüssel zum Verschlüsseln von Daten und einen privaten Schlüssel zum Entschlüsseln. Seit Jahrzehnten wird der RSA-Verschlüsselungsalgorithmus genutzt, um Daten sicher auf dem Weg vom Sender zum Empfänger zu schützen.

Während klassische Computer Jahrzehnte bräuchten, um RSA-Kryptosysteme zu entschlüsseln, ist dies für Quantencomputer in nur wenigen Augenblicken möglich.”

Dieses Zukunftsszenario ruft insbesondere für Finanzinstitute, große Organisationen sowie Regierungen Risiken hervor. Viele von ihnen haben daher bereits Maßnahmen ergriffen, um diesem Problem zu begegnen, indem sie ihre Verschlüsselungsprotokolle überprüfen und entsprechend anpassen. Das Ziel besteht darin, einen Zeitplan für die Umstellung auf quantenresistente Kryptografie zu erstellen. Angesichts der potenziellen zukünftigen Risiken, die durch Quantencomputer entstehen können, wird intensiv an der Entwicklung quantensicherer Verschlüsselungsstandards geforscht.

Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology hat bereits die ersten vier kryptografischen Algorithmen bekanntgegeben und plant, weitere Algorithmen für die Zukunft zu entwickeln.”

Unter Berücksichtigung aller Faktoren ist es daher wichtig, beide Seiten der Quantentechnologie zu beachten: Einerseits kann sie die RSA-basierte Sicherheit untergraben, andererseits spielt sie eine bedeutende Rolle bei der Erschaffung neuer Sicherheitsstandards, die das tägliche Leben deutlich sicherer machen.

Sicherheit auf Quantenebene: Revolution im Informationsaustausch

Neue Quantenkommunikationsprotokolle werden den digitalen Informationsaustausch zwischen zwei Parteien künftig sicherer gestalten, was es Cyberkriminellen erschwert, unbemerkt Daten abzufangen. Beide Parteien werden frühzeitig vor dem Zugriff durch ungewünschte Dritten gewarnt und der laufende Kommunikationsfluss durch Quantenmechanik unterbrochen: Sobald eine unbefugte Partei versucht, eine Datenübertragung abzufangen, wird das System gestört und die zuständigen Austauschpartner alarmiert.

Zudem werden Quantenzufallsgeneratoren in Sicherheitsprotokollen eingesetzt, um Ver- und Entschlüsselungskeys sowie Einmalpasswörter zu erzeugen.”

Herkömmliche Random-Number-Generatoren (RNGs) folgen einem bestimmten Code, wodurch bei großen Datensätzen noch Muster erkennbar sein können. Diese Muster erleichtern Cyberkriminellen die Datenauslesung. Quanten-RNGs generieren wirklich zufällige Zahlen, ohne einem vorhersehbaren Code oder Muster zu folgen.

Quantencomputer als Katalysator für KI und maschinelles Lernen

Die Kombination zwischen Quantencomputern, künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen birgt besonders großes Potenzial. Klassische Computer können die wachsende Menge an Daten nicht schnell genug verarbeiten. Quantentechnologie hingegen beschleunigt den Sortiervorgang und kann Daten für KI-/ML-Modelle auf eine Weise aufbereiten, so dass auch ein klassischer Computer mit den Informationen arbeiten kann.

Auch abseits der Cybersicherheit sind die Einsatzbereiche von Quantencomputern vielfältig. Vor allem, wenn es um die Verbesserung von KI-/ML-Modellen geht.”

So, lassen sich beispielsweise Algorithmen zur Objekterkennung optimieren, die für autonome Fahrsysteme notwendig sind. Auch für große Mengen polizeilicher Informationen können Quantencomputer eingesetzt werden, um kriminelle Aktivitäten in Aufzeichnungen zu identifizieren und dann aufzudecken.

Auch wenn wir uns heute vermutlich noch nicht dem vollen Potenzial der Quantentechnologie bewusst sind, steht fest: Sie beschleunigt die Geschwindigkeit für die Verarbeitung von großen Datenmengen um ein Vielfaches. Dabei handelt es sich um eine verkürzte Verarbeitungszeit von beispielsweise mehreren tausenden Jahren zu wenigen Minuten.

Die Zeit, die durch Quantentechnologie gewonnen werden kann, ist für Unternehmen ein ausschlaggebender Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit.”

Ron Cohen, Classiq