Wenn Quantencomputer gängige Verschlüsselung knacken

21. September 2026, 16:39

Quantencomputer arbeiten nicht wie herkömmliche Rechner mit „Bits“ - die nur die Zustände „null“ oder „eins“ annehmen können - sondern mit „Qubits“. Diese können sich in einer Überlagerung beider Zustände befinden. Mit diesem Quantenphänomen könnten bestimmte mathematische Probleme künftig sehr viel schneller gelöst werden als mit klassischen Computern.

Die Idee reicht in die frühen 1980er Jahre zurück. Der Physiker Richard Feynman argumentierte, dass sich Vorgänge in der Natur am besten mit einem Rechner nachbilden lassen, der selbst nach den Regeln der Quantenphysik arbeitet. Das wäre zum Beispiel für die Forschung an Medikamenten von großer Bedeutung. Wechselwirkungen in Molekülen sind nämlich so komplex, dass sie sich mit klassischen Computern nur näherungsweise berechnen lassen.

Doch Quantencomputer haben eine Kehrseite: Sie könnten einen Teil der heutigen Verschlüsselung aushebeln, und so geschützte Daten gefährden. Besonders betroffen wären sogenannte Public-Key-Verfahren. Sie sichern unter anderem den Schlüsselaustausch im Internet sowie digitale Signaturen.

Umstellung auf quantensichere Verfahren

Das Public-Key-Verfahren RSA beruht auf einem mathematischen Prinzip: Zwei sehr große Primzahlen lassen sich leicht miteinander multiplizieren. Das Ergebnis später wieder in genau diese beiden Faktoren zu zerlegen, ist dagegen für klassische Computer extrem aufwendig. Diese mathematische Eigenschaft schützt derzeit unsere Daten. Der Shor-Algorithmus zeigt allerdings, dass ein leistungsfähiger Quantencomputer die Primfaktorzerlegung effizient lösen könnte. Damit wäre die Grundlage von RSA gebrochen.

In der Fachwelt hat dieser Moment einen Namen: „Q-Day“ - der Tag, an dem ein Quantencomputer gängige Verschlüsselung tatsächlich knacken kann. Wann das sein wird, ist offen. Der Tech-Konzern Google nennt für die Umstellung auf quantensichere Verfahren jedenfalls einen Zeithorizont bis zum Jahr 2029.

Daten heute sammeln, später entschlüsseln

Doch diese Gefahr betrifft nicht nur die Zukunft. Unter dem Motto „Harvest now, decrypt later“ sammeln Angreifer verschlüsselte Daten schon heute. Noch können sie diese nicht lesen. Sobald leistungsfähige Quantencomputer verfügbar sind, könnten sie sensible Informationen entschlüsseln - etwa Forschungs- und Geschäftsgeheimnisse, Daten kritischer Infrastruktur oder Gesundheitsdaten.

Post-Quantum-Kryptographie

Damit Daten auch zukünftig geschützt sind, wird an der Post-Quantum-Kryptographie geforscht. Sie arbeitet weiterhin auf gewöhnlichen Computern und verwendet mathematische Probleme, für deren Lösung bislang keine wirksamen Quantenalgorithmen bekannt sind. Standards gibt es bereits. Die Herausforderung besteht darin, die Verfahren rechtzeitig in Software, Behörden und Unternehmen zu integrieren.

Quanten-Schlüsselverteilung

Ein weiterer Ansatz ist die Quanten-Schlüsselverteilung. Dabei werden geheime Schlüssel über Quantenzustände ausgetauscht. Ein Abhörversuch verändert diese Zustände - und fällt dadurch auf. Geschützt ist damit allerdings nur der Schlüsselaustausch. Die Speicherorte der Dateien bleiben Schwachstellen. Quantencomputer stellen also einerseits eine Bedrohung für herkömmliche Verschlüsselung dar. Andererseits könnten sie auch viel Positives bewegen - etwa in der Medizin oder in der Materialwissenschaft.

Ob Quantencomputer in den kommenden Jahren die nötige Präzision erreichen, um herkömmliche Verschlüsselung zu knacken, ist offen. Noch sind sie fehleranfällig. An quantensicheren Verschlüsselungsverfahren wird jedenfalls schon geforscht.

Gestaltung: Robin Aydinonat