Quanten-Computing: Aufbruch in das Zeitalter der Superrechner

Eines der am häufigsten diskutierten Konzepte in der Quanten-Datenverarbeitung ist die Quanten-Kryptographie. Dabei geht es im Grunde um zwei getrennte Fragestellungen: Erstens, ob bestehende kryptographische Systeme mit Quanten-Computern geknackt werden könnten, und zweitens, ob ein Quanten-Computer neue Verfahren für einen sicheren Datenaustausch liefern kann, die sich grundlegend von den bestehenden Modellen unterscheiden.

Wie bereits erwähnt verspricht die Quanten-Datenverarbeitung, die Faktoren beliebiger großer Zahlen schnell feststellen zu können. Das wiederum ist eine Bedrohung für das Funktionieren bestehender kryptographischer Systeme, die sehr große Zahlen als kryptographische Schlüssel verwenden, im Vertrauen darauf, dass die Faktoren dieser Zahlen nur sehr schwer gefunden werden können.

Diese Codes dürften in absehbarer Zeit wohl nicht mit Quanten-Computern zu knacken sein. Die Wissenschaftler schätzen, dass zur Überwindung eines 1000-Bit-Schlüssels ein System mit über 3000 Qubits erforderlich wäre, was um mehrere Größenordnungen über den Möglichkeiten der aktuellen Systeme liegt. Eine größere Gefahr stellen Hacker mit Pentiumrechner und viel Zeit dar, aber auch diese können für viele Zwecke ignoriert werden.

Was in der Regel unter Quanten-Kryptographie bezeichnet wird, ist eigentlich eine Kombination aus Quanten- und klassischen Systemen, wobei denen die Eigenschaften der Quantenmechanik für die Übertragung des Schlüssels genutzt werden, auf dem die meisten modernen Kryptographiesysteme beruhen.

Diese quanten-kryptographischen Systeme tauschen sichere Schlüssel über einen Quanten-Datenübertragungskanal (Photonen, die über ein optisches Kabel übertragen werden) und über einen herkömmlichen authentifizierten Kanal für die verschlüsselten Daten aus.

Dadurch wird zwar die Reichweite der Übertragung begrenzt, aber man erhält so die Möglichkeit, einen Schlüssel zu schaffen, der nicht unbemerkt abgefangen werden kann, weil die Photonen nach dem Zufallsprinzip ihren Zustand ändern, wenn sie auf eine nicht vereinbarte Weise gelesen werden. Bis jetzt sind diese Systeme meist nur Experimente, aber irgendwann könnten weitere Einsatzmöglichkeiten für die Quanten-Datenverarbeitung auftauchen, die heute noch Zukunftsmusik sind.