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Quantencomputer - Gefahr für die Cyber-Sicherheit?

Im Gegensatz zu den traditionellen, heute im Einsatz befindlichen „1 und 0“-Computern (Bit-Computer) können Quantencomputer (Qubit*-Computer) auch alle Zustände zwischen 1 und 0 darstellen. Anstatt auf die beiden Binärzustände 0 oder 1 beschränkt zu sein, existieren Qubits in einem Zustand der Superposition, was bedeutet, dass sie unendlich viele Mischzustände zwischen Eins und Null annehmen können und somit ein Rechenraum zur Verfügung steht, der viel größer ist als bei einem klassischen Bit, wodurch sich wiederum die Rechenleistung enorm steigern lässt.

Mit jedem zusätzlichen Qubit nämlich verdoppelt ein Quantencomputer seine Leistung. Bei etwa 50 Qubits würde die sogenannte „Quantenüberlegenheit“ eintreten, bei der die Leistung der weltweit leistungsstärksten klassischen Computer nicht mehr Schritt halten könnten mit der Rechenleistung eines entsprechend ausgestatteten Quantencomputers.

Beim klassischen Computing beispielsweise wird die mathematische Primfaktorzerlegung – die beim Knacken von Sicherheitsschlüsseln eine zentrale Rolle spielt – mit fortschreitender Komplexität der Primzahlen exponentiell langsamer. Beim Quantencomputing dagegen bleibt es ein linearer Vorgang, so dass die heute gängigen Verschlüsselungen mit Quantencomputern höchst angreifbar sein werden.

Dies hat natürlich massive Auswirkungen auf die heute existierenden Verschlüsselungsalgorithmen und damit auf die Cybersicherheit von IoT, von autonomem Fahren oder auch von Versorgungsnetzen. Es geht also nun darum, präventiv Algorithmen zu finden, die verschlüsselungsmäßig resistent gegenüber den Möglichkeiten des Quantum Computings sind. Dies ist das Forschungsgebiet der sogenannten Post-Quantum-Kryptografie (PQC), wo inzwischen wohl an rund 20 aussichtsreichen Algorithmen geforscht wird.

Diesen Themen widmet sich dieses #Digiforum. Die Vorträge beleuchten zum einen den Stand der kommerziell orientierten Forschung und die generellen Möglichkeiten des Quantencomputing; zum anderen die aktuelle Situation der Post-Quantum-Kryptografie in der universitären Forschung und deren praktischen (kommerziellen) Umsetzungen.

*Quantenbit oder auch Qbit


AGENDA:

Quantencomputer und ihre kommerziellen Nutzungsperspektiven
Dr. Mark Mattingley-Scott - IBM Deutschland GmbH

Aktuelle Herausforderungen der Post-Quantum-Kryptographie (PQC)
Dr. Juliane Krämer - Technische Universität Darmstadt

Post-Quantum-Kryptographie in der Praxis
Stefan-Lukas Gazdag, MSc. - Genua GmbH

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