Quantencomputer

Während ein Angriff auf Verfahren wie RSA bei entsprechend langen Schlüsseln mit einem klassischen Computer praktisch nicht durchführbar ist, wäre er mit einem Quantencomputer sehr wohl möglich. Peter Shor konnte 1994 zeigen, dass sich die Faktorisierung großer Zahlen oder das diskrete Logarithmusproblem auf einem Quantencomputer effizient lösen lassen. Auch das diskrete Logarithmusproblem in elliptischen Kurven ist mit Quantenrechnern angreifbar.

Einen Quantencomputer zu bauen, der zur Faktorisierung von Schlüsseln geeignet ist, ist eine gigantische Herausforderung. Viele zweifeln daran, ob es überhaupt jemals möglich sein wird. In einem Laborversuch gelang es IBM-Ingenieuren, einen Quantencomputer mit 7 Bit zu betreiben - aus wissenschaftlicher Sicht ein Durchbruch, aber zum Angriff auf Kryptoverfahren völlig nutzlos.

Man müsste einen Quantencomputer bauen, der einen gesamten RSA-Schlüssel auf einmal angreifen kann - also 2.048 oder 4.096 Bit. Ein interessanter Aspekt ergibt sich daraus allerdings: Verfahren mit elliptischen Kurven sind aufgrund ihrer kurzen Schlüssel gegenüber Quantencomputern deutlich verwundbarer.

Für symmetrische Verfahren sind Quantencomputer keine wirkliche Bedrohung. Sie würden die Schwierigkeit eines Angriffs nur auf die Quadratwurzel reduzieren. Ein Angriff auf AES-256 wäre also so schwer wie ein klassischer Angriff auf AES-128.

Es existieren auch Public-Key-Verfahren, die gegen Quantencomputer immun sind. Allerdings handelt es sich dabei um exotische und wenig untersuchte Verfahren. Mit der Entwicklung von solchen Verschlüsselungsverfahren beschäftigt sich die Post-Quanten-Kryptographie.

Keine Bedrohung für Verschlüsselungsverfahren sind übrigens die Quantencomputer der Firma D-Wave. Dieser machte zuletzt Schlagzeilen, weil Google und die Nasa gemeinsam einen D-Wave-Quantencomputer gekauft haben. Der D-Wave-Computer ist kein generischer Quantencomputer und nicht in der Lage, den Algorithmus von Shor auszuführen.

Fazit: Einen Quantencomputer im Keller der NSA hält kaum jemand für möglich. Trotzdem: Die Forschung an Post-Quanten-Algorithmen ist sinnvoll. Für den Einsatz in der Praxis ist jedoch noch nichts verfügbar.