Quantum-Safe-Security: Rechtzeitig auf Quanten-Computing vorbereiten

In rund fünf Jahren soll es die ersten Quanten-Computer geben. Nur sehr wenige, aber diese werden eine bedeutend höhere Rechenleistungen als die heutigen Supercomputer erreichen. Deswegen ist es wichtig, sich bereits heute mit der Technologie vertraut zu machen, vor allem mit Quantum-Safe-Security.

Antwort Doc Storage:

Zwar ist es wesentlich zu früh, das Totenglöckchen für die auf Schlüsseln basierende Kryptographie zu läuten, allerdings scheint nun die Zeit gekommen zu sein, entsprechende Fähigkeiten im Quanten-Computing aufzubauen. So lässt sich sicherstellen, dass wir rechtzeitig über die entsprechenden Kenntnisse verfügen, und potenzielle Bedrohungen bekämpfen können, falls diese Technologie in der Zukunft rentabel sollte.

Und diese Zukunft könnte schon in fünf Jahren vor der Tür stehen, falls die forschenden Unternehmen und Organisationen die seit langem angekündigten Fortschritte machen. IBM beispielsweise plant, um 2025 Quanten-Computer in Kleinserie zu produzieren. Dieser soll mit mindestens 4.000 Qubits takten. Damit käme die Technologie nach Jahrzehnten aus dem Experimentierstadium heraus. Und die Prototypen ständen bereits im kommenden Jahr für erweiterte Tests zur Verfügung. Sagt ebenfalls die IBM. Andere Hersteller wie zum Beispiel Dell betonen die Notwendigkeiten zur Aneignung von Fähigkeiten, um am Einsatz von Quantencomputern so früh wie möglich teilzuhaben und von diesen zu profitieren. Derselbe Anbieter bedauert auch, dass die DV allgemein schlecht auf das Vordrängen von Cloud-Techniken vorbereitet war und zwar viele mit höheren Programmiersprachen, aber nur sehr wenige mit in der Cloud benötigten Technologien umgehen können. Alle Hersteller fordern einstimmig, aus diesen Problemen zu lernen und das Personal möglichst früh mit der Nutzung von Quantenrechnern vertraut zu machen.

Dabei erfordern alle Teilfelder neue Fähigkeiten: Programmiersprachen und die umgebenden Logiken werden deutlich unterschiedlich sein, Software-Frameworks und ineinandergreifende Werkzeuge sind ebenfalls komplett neu. Damit wird sich die sich die gesamte technische Mannschaft einschließlich der »Datenwissenschaftler« (Data-Scientist) an neue Gegebenheiten anpassen müssen und neue Fähigkeiten rund um die Quanten-Computer aufzubauen gezwungen sein.

Quanten-Computing: Hohe Investments geplant

Zumindest scheinen schon einmal Bemühungen auf diesem Feld im Gange zu sein. Man schätzt, dass weltweit deutlich mehr als 20 Milliarden Dollar an Investitionen von Regierungen bereitgestellt werden, um die nötigen Kompetenzen auf diesem Feld aufzubauen. Bei einem Umsatz von weit unter einer Milliarde Dollar ist dies zumindest beachtenswert. Allerdings haben asiatische Länder mit diesen Investitionen wesentlich früher begonnen als die traditionellen EDV-Nationen, und sind daher schon ein gutes Stück weiter. Singapur beispielsweise investiert bis 2026 knapp 20 Millionen Dollar in die dann nationalen Quanten-Plattformen. Damit sollen die Fähigkeiten des Landes in diesem Bereich gestärkt und sichergestellt werden, dass vor allem Verschlüsselungstechnologien robust bleiben und entsprechenden Angriffen standhalten.

In diesem Zusammenhang wurde auch ein »quantensicheres« Netzwerk vorgestellt. Dieses soll zur Demonstration von »krypto-agiler Konnektivität« dienen und zur Forschung von öffentlichen Organisationen und Herstellern dienen. Dies soll die Sicherheit in kritischen Netzwerken verbessern. Bereits zum Start waren hier knapp 20 Organisationen und Hersteller an Bord.

Quanten-Computing wird AES-256 schnell entschlüsseln

Führende Vertreter der Politik sehen die Quanten-Technologie als Game-Changer in der DV. Hiermit könnte man böswilligen und kriminellen Elementen unterstellen, inmitten einer sich schnell entwickelnden Landschaft einen entscheidenden Schritt voraus zu sein. Hierbei sei eine starke Verschlüsselung das entscheidende Element zur Absicherung von Netzwerken. Der aktuell sehr häufig verwendete Standard AES 256 hat sich nur deshalb so lange gehalten, da kaum jemand über die Rechenleistung verfügt, die Verschlüsselung mit herkömmlichen Mitteln zu brechen. Dies kann sich mithilfe der Quantentechnologie sehr schnell ändern.

Quanten-Computer werden millionenfach höhere Rechenleistungen als die heutigen Supercomputer erreichen. Damit ist es von entscheidender Bedeutung, dass Länder und Organisationen in Quantentechnik und vor allem deren Entwicklung investieren, um möglichen Bedrohungen möglichst diesen einen Schritt voraus zu sein. Und diese Bedrohungen kommen nicht in der fernen Zukunft auf uns zu – sie stehen praktisch schon vor der Tür. In diesem Szenario sollen, nein, müssen persönliche, medizinische und alle anderen wichtigen Informationen, die im Rahmen längerfristiger Aufbewahrung zehn Jahre oder länger gespeichert sind, vor diesen Bedrohungen geschützt bleiben. Deswegen wird Quantum-Safe-Security wird immens wichtig.

Quantum-Safe-Security: Daten von heute müssen sicher bleiben

Das Risiko besteht hierbei nicht darin, die Informationen jetzt zu verlieren oder zugänglich zu machen, sondern dies auch in zehn Jahren und darüber hinaus zu verhindern. Ein weiterer wichtiger Zweig ist die Absicherung der Kommunikation zwischen Regierungen und Organisationen. Probleme auf diesem Feld können leicht zu gefährlichen geopolitischen Situationen führen. Dabei wird es nötig sein, zunächst einmal zu definieren, welche Art von Daten und in Folge welche Informationen überhaupt in die Quanten-Verschlüsselung übernommen und von ihr geschützt werden sollen.

Es gibt kaum einen Hersteller, der auf dem Gebiet der Quantenrechner allein arbeitet bzw. arbeiten wird. Die IBM arbeitet beispielsweise mit Dell zusammen, um den besten Weg zu finden, konventionelle Computerarchitekturen rund um im Kern arbeitende Quantenrechner anzuordnen. Hierbei werden beispielsweise Emulationsplattformen entwickelt, mit der Quanten-Anwendungen auf herkömmlichen Architekturen implementiert und getestet werden können. Hiermit hoffen die Hersteller, die »Industrialisierung« von Entwicklungen auf diesem Feld zu ermöglichen und dauerhaft sowieso in großer Stückzahl nutzbar zu machen.

Allerdings, so fügen alle Hersteller hinzu, sind alle noch sehr weit von der Serienfertigung und damit von der Standardisierung von Quantenrechnern entfernt. Keiner der führenden Anbieter möchte sich heute auf einen konkreten Zeitpunkt der Einführung solcher Systeme festlegen, also wird es wohl in den kommenden Jahren noch bei Forschung und Architekturfragen bleiben.

Gruß
Doc Storage

Weiterführende Links:

• Doc Storage: Mehr Datensicherheit durch Confidential-Computing
• Doc Storage: Die Zeit von Fibre-Channel ist doch abgelaufen – Teil 2
• Doc Storage: Datensicherheit: Schutz von Endgeräten
• Doc Storage: Was ist Quantum-Computing?