Wenn das rasante Tempo, mit dem Konzerne wie Google hochgezüchtete Quantencomputer hochfahren, anhält, sinkt auch die Zeit, um kryptografische Algorithmen zu reparieren oder zu ersetzen, die zur Sicherung von so gut wie allem verwendet werden, bevor sie ganz unbrauchbar werden. Der Grund dafür: Die grundlegende Struktur der Datenverarbeitung - das Bit - wird überarbeitet, um riesige Datenmengen in einem so genannten Qubit (kurz für "Quantenbit") zu speichern. Nachdem Google Quantum AI im Jahr 2019 die Quantenüberlegenheit für sich beansprucht hat, hat das Unternehmen nun die zweite Generation eines Computers gebaut, der eine wahnsinnige Datenmenge in Rekordzeit aufnehmen und verarbeiten kann, so dass er so lange auf die Authentifizierung einhämmern kann, bis sie bricht.
Und das ist erst der Anfang.
Die Quanteninformatik ist eine bekanntlich skurrile - aber vielversprechende - Technologie, die sehr anfällig für knifflige "Rauschprobleme" ist, die der Technik zu schaffen machen und dazu führen, dass sie aus dem Ruder läuft. Aber wenn man sie so "leise" macht, dass sie maximal nutzbar ist, verändert sich die Rechenleistung um Größenordnungen.
Um dies zu erreichen, wird ein neues System zur Minimierung des Rauschens und zur Verarbeitung verwertbarer Informationen eingesetzt, das als Random Circuit Sampling (RCS) bezeichnet wird und die Verarbeitung von 70 Qubits im Vergleich zu den 53 Qubits der letzten Generation des Sycamore-Quantenprozessors ermöglicht. Das ist ein RIESIGER Unterschied in der Verarbeitungsleistung. Es gibt erhebliche Anstrengungen, die Verarbeitung von noch mehr Qubits voranzutreiben, wenn es der Technik gelingt, entweder das Rauschen zu verringern oder die Leistung inmitten des erhöhten Rauschens zu optimieren, oder, was sehr wahrscheinlich ist, beides.
Selbst bei der derzeitigen Rechenleistung kommt das Team jedoch zu dem Schluss, dass "unsere Demonstration fest im Bereich der jenseits der klassischen Quantenberechnung angesiedelt ist", was im Grunde bedeutet, dass alle Supercomputer, die die Welt jetzt verwendet, schnell zu Dinosauriern werden - so als würde man die Rechenleistung eines Großrechners von gestern in ein Smartphone kondensieren, das Sie wahrscheinlich jetzt gerade in Ihrer Tasche haben. Und es geht nicht nur um die Größenordnung der Rechengeschwindigkeit: Quantencomputer sind von Natur aus massiv parallel, wobei Qubits in der Lage sind, effektiv viele Dinge gleichzeitig zu berechnen.
Der jüngste Neuzugang des Google-Teams sieht aus wie die Kulisse eines Science-Fiction-Films, stellt überzeugende Geschwindigkeitsrekorde auf und verspricht noch mehr. Irgendwie sieht es auch aus wie eine Geburtsstätte für maschinelle Batterie-Drohnen der Zukunft.
Das bedeutet, dass die Kryptografie, die wir jeden Tag verwenden und die die Authentifizierung für alles zu knifflig macht, um sie zu erraten oder "auseinanderzunehmen", jetzt noch leichter zu knacken ist. Bei den derzeit weit verbreiteten kryptografischen Token hängt die Sicherheit davon ab, ob die derzeitigen praktischen Computerplattformen genügend Kombinationen durchspielen können, um die richtige Kombination zum Knacken des Schlosses innerhalb eines praktischen Zeitrahmens zu erraten. Selbst mit modernen Supercomputern und moderner, weit verbreiteter Kryptografie könnte das Erraten der richtigen Kombination Jahre dauern, möglicherweise viele Jahre.
Aber was moderne Supercomputer in vielen Jahren erraten können, kann die zweite Generation des Sycamore-Prozessors mit RCS in Sekunden oder Minuten erraten, was bedeutet, dass es denkbar ist, dass es die derzeitigen Sicherheitsalgorithmen für "klassische Computer" knacken kann.
Was werden wir also als nächstes für die Verschlüsselung verwenden? Es gibt ein Forschungsgebiet, in dem Quantencomputer eingesetzt werden, um diese weitaus komplexeren Berechnungen zu erzeugen, die dann schwieriger zu erraten sind. Dies ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass die derzeitigen praktischen Grenzen dessen, was bei der klassischen Datenverarbeitung als "Zufallszahl" gilt, erweitert werden, die dann als Grundlage für weitaus sicherere Algorithmen in der Kryptografie dient. Aber selbst dann, wenn die neue Quanten-"Killer-App" eintritt, wird es Jahre dauern, bis sie eingeführt wird. Das bevorteilt die Angreifer.
Selbst wenn die Einführung schnell vonstatten ginge, ist es sehr unwahrscheinlich, dass die vielen Sicherheitsgeräte (z. B. Routing-Hardware für das gesamte Internet oder kryptografische Token-Technologie auf Regierungsebene) anfangs in der Lage sein werden, die neuen Schemata ohne erhebliche Hardware-Upgrades zu übernehmen.
Nicht, dass die durchschnittlichen Cybergangster gleich einen Quanten-Supercomputer bauen würden - die sind riesig und teuer -, aber die üblichen, staatlich gesponserten Verdächtigen sind mit Sicherheit an einer Bestellung interessiert.
Die Quanteninformatik verspricht auch, KI/ML-Maschinen in einer Weise zu beschleunigen, die aktuell nur schwer vorstellbar ist. Wenn man dann noch die Lösung erstaunlich komplexer Probleme wie die Wettermodellierung oder die Auswertung riesiger Datenmengen wie das Aufspüren komplexer Bedrohungen in Betracht zieht, wird die Verlockung deutlich.
In der Zwischenzeit versuchen wir immer noch, die Leute dazu zu bringen, Multi-Faktor-Authentifizierung zu übernehmen, so dass die Sicherheitsgrundlagen immer noch gelten, und das wird auch noch eine Weile so bleiben. Aber eine Quantencomputerplattform wird kommen - auch für Sie. Vielleicht wird sie eines Tages als iPhone 73 in Ihrer Tasche stecken.
