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Quantencomputer - Perspektiven für die Wirtschaft

Gerald Münzl, Senior Advisor beim hessischen Digitalisierungsnetzwerk House of IT, hat mit HR-INFO-Redakteur Roman Warschauer über das Potenzial von Quantencomputern gesprochen. Mit dem enormen Rechenpotenzial der Qubits könnten sie die Wirtschaft revolutionieren. Mögliche Anwendungsbeispiele in der Industrie gibt es viele. So sei bekannt, dass „VW und BWM mit Quantencomputern experimentieren. VW will damit Verkehrsflussberechnungen machen und BMW die eigenen Werke optimieren, also z.B. Roboter in Lackierstraßen einsetzen, Simulationen machen, wie diese Roboter vernünftig zusammenarbeiten können. Das ist, was heute in der Industrie tatsächlich passiert. Es gibt aber auch Interessenten in der Pharmaindustrie…“

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Doch was sind Quantencomputer eigentlich?

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.

Was bedeutet Quantencomputing für die IT-Sicherheit?

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 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.

Bei unserem #Digiforum Quantencomputer - Gefahr für die Cyber-Sicherheit am 22. Oktober 2019 in Darmstadt beleuchteten unsere ExpertInnen aktuelle Herausforderungen in der Post-Quantum-Kryptographie-Forschung und wie sich Post-Quantum-Kryptographie unter Berücksichtigung der aktuellen IT-Infrastruktur und Verfahren einsetzen lässt. Hier geht es zum
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