(Dieser Artikel wurde am 24. April 2025 aktualisiert.)
en im Bereich des Quantencomputings galten früher als eine ferne Bedrohung, als etwas, worüber man sich erst in vielen Jahren Gedanken machen müsste. Das ist nicht mehr der Fall. Forscher haben im vergangenen Jahr bedeutende Fortschritte bekannt gegeben – darunter einige verblüffende Behauptungen allein in den letzten zwei Monaten –, und die Folgen wirken sich unmittelbar auf die Cybersicherheit aus.
Die jüngsten Durchbrüche scheinen von großer Bedeutung zu sein, auch wenn es bei allen eine ganze Reihe von Skeptikern gibt, die die zugrunde liegende Forschung kritisieren.
Dennoch bestreitet niemand die bevorstehende Einführung der Quantentechnologie oder diese ernüchternde Tatsache: Der „Q-Day“ – der Tag, an dem ein Quantencomputer in der Lage sein wird, die heutigen Standardverschlüsselungsverfahren zu knacken und Zugriff auf alle Arten von finanziellen, medizinischen, militärischen und unternehmensinternen vertraulichen Daten zu erlangen – wird früher Realität werden als erwartet. Das bedeutet, dass Unternehmen bereits jetzt – noch in diesem Jahr – mit der Planung von Anpassungen im Bereich der Cybersicherheit beginnen und bereits bestehende Pläne beschleunigt umsetzen müssen.
Die neuesten Fortschritte in der Quantenphysik? Im Februar gaben Forscher bekannt, dass sie einen Chip unter Verwendung eines „neuen Aggregatzustands“ entwickelt hätten, der unvorstellbar robuste Quantencomputer antreiben könnte. Einige führende Physiker stellen die Stichhaltigkeit dieser Behauptung in Frage.
Im März gab D-Wave Quantum unter bekannt, dass das Unternehmen einen Quantencomputer gebaut habe, der einen der leistungsstärksten Supercomputer der Welt übertreffe. Einige sind der Ansicht, dass die Forschungsergebnisse zu begrenzt sind, um die Behauptungen zu untermauern, während andere argumentieren, dass der spezifische Ansatz von D-Wave nach wie vor keinen bekannten Weg bietet, um aktuelle Verschlüsselungscodes zu knacken.
Ebenfalls im vergangenen Monat gaben Forscher der Chinesischen Universität für Wissenschaft und Technologie unter die Entwicklung einer Quantenmaschine bekannt, die Berechnungen eine Million Mal schneller verarbeiten könnte als Googles fortschrittlicher Quanten -Chip. Die Studie, die auf älteren Arbeiten basiert, hat bislang keine heftigen Kritiker auf den Plan gerufen – doch es ist noch zu früh.
Abgesehen von aller Skepsis hat das immer schnellere Tempo der Forschung dazu geführt, dass die Quantentechnologie nicht mehr nur eine ferne Perspektive ist, sondern für Unternehmen zu einem dringenden Anliegen geworden ist: Sobald Quantencomputer leistungsfähig genug sind, könnten herkömmliche Verschlüsselungsmaßnahmen über Nacht zusammenbrechen und riesige Mengen sensibler Daten ungeschützt lassen. Einige Experten gehen davon aus, dass wir bereits im Rahmen der „ “ in diesem Jahr erste konkrete Anzeichen für die Auswirkungen des Quantencomputings auf die Cybersicherheit sehen könnten.
Jede Organisation, die die Vorbereitung auf die Quantentechnologie hinauszögert, geht ein erhebliches Risiko ein – vergleichbar mit dem Spiel „Russisches Roulette“, so der renommierte Quantenexperte Michele Mosca, Geschäftsführer des Anbieters quantensicherer Lösungen EvolutionQ und Professor für Mathematik an der University of Waterloo.
„Bislang hatten wir Glück“, sagt er. „Aber wir spielen kein russisches Roulette mit Tischtennisbällen.“ Es gibt nun Aufzählungspunkte. „Und es steht zu viel auf dem Spiel, als dass man dies ignorieren könnte.“
Die Grundlagen (und grundlegenden Risiken) des Quantencomputings
Quantencomputer versprechen eine bahnbrechende Rechenleistung für unglaublich schnelle Berechnungen und Problemlösungen.
„“ Bislang hatten wir Glück. Wir spielen kein russisches Roulette mit Tischtennisbällen. Es gibt nun Aufzählungspunkte. Und es steht zu viel auf dem Spiel, als dass man dies ignorieren könnte.”Michele Mosca, Geschäftsführer von EvolutionQ und Professor für Mathematik an der University of Waterloo
Während klassische Computer Informationen mithilfe binärer Bits verarbeiten – den kleinsten Dateneinheiten, die in einem von zwei Zuständen vorliegen können und durch Einsen und Nullen dargestellt werden –, nutzen Quantencomputer die Prinzipien der Quantenmechanik, um Berechnungen blitzschnell durchzuführen. Anstelle von Bits verwenden sie Qubits, die gleichzeitig in mehreren Zuständen existieren können. Dadurch können Quantencomputer komplexe Probleme exponentiell schneller lösen als herkömmliche Rechner, was sie für eine Vielzahl von Fachgebieten, wie beispielsweise die Materialwissenschaft, die Arzneimittelforschung und die Kryptografie, bahnbrechend macht.
Diese fortschrittlichen Algorithmen stellen eine erhebliche Bedrohung für die kryptografischen Systeme dar, auf die sich viele Organisationen verlassen – von Banken bis hin zu Krankenhäusern und Regierungsbehörden. Das einflussreiche IT-Beratungsunternehmen Gartner warnt davor, dass asymmetrische Verschlüsselung – die Grundlage der Internetsicherheit – bis zum Jahr 2034 vollständig knackbar sein wird . Und Mosca, der im vergangenen Jahr eine Umfrage unter Cybersicherheitsexperten durchgeführt und als Mitautor am jüngsten Bericht „Quantum Threat Timeline“ des Global Risk Institute mitgewirkt hat, schätzt die Wahrscheinlichkeit, dass die Quantentechnologie in fünf Jahren ein „wesentliches Problem“ für Unternehmen und Regierungsbehörden darstellen wird, auf 10 Prozent und in 10 Jahren auf 30 Prozent.
Tatsächlich könnten Quantencomputer – wie jede relativ neue Innovation in den Händen von Hackern – schon bald als Waffe eingesetzt werden und die seit Jahrzehnten bestehende kryptografische Sicherheit untergraben. Zwar wird die Bedrohung stets in gewissem Maße mit organisierter Kriminalität verbunden sein, die auf Geld oder digitale Identitäten abzielt, doch befürchten US-Behörden, dass den Vereinigten Staaten feindlich gesinnte Nationalstaaten – wie beispielsweise Nordkorea oder China – diese Technologie nutzen könnten, um geheime Informationen zu stehlen oder kritische Infrastruktur zu schädigen.
Bewährte Algorithmen aus dem Verkehr ziehen
Angreifer speichern bereits verschlüsselte Daten, um diese zu entschlüsseln, sobald Quantencomputer allgemein verfügbar sind. Diese Überwachungsstrategie nach dem Motto „: Erst erfassen, dann entschlüsseln“ gibt Anlass zu echter Sorge. Tatsächlich wird davon ausgegangen, dass eine enorme Menge verschlüsselter Daten aufgezeichnet, erfasst und gespeichert werden kann, um später gegen US-amerikanische Unternehmen und Regierungsbehörden eingesetzt zu werden.
„Jede einzelne Kommunikation, die gerade gesendet wird, wird aufgezeichnet.“Jason Soroko, Senior Fellow bei Sectigo
„Jede einzelne Kommunikation, die derzeit versendet wird, wird aufgezeichnet“, sagt Jason Soroko, Senior Fellow bei Sectigo, einem Anbieter von Lösungen für das Zertifikatslebenszyklusmanagement (CLM).
Soroko weist darauf hin, dass diese verschlüsselten Daten zwar heute weitgehend sicher sind, da kein derzeitiger Computer in der Lage ist, RSA 2048 oder ECC 256 – zwei der am weitesten verbreiteten Standards für die Verschlüsselung mit öffentlichen Schlüsseln – zu knacken, sie jedoch schnell angreifbar werden könnten, sobald Quantencomputer leistungsfähig genug sind, um aufgezeichnete Paketströme zu entschlüsseln. Tatsächlich wird vermutet, dass feindlich gesinnte Nationalstaaten möglicherweise bereits Daten sammeln, in der Erwartung, dass sie eines Tages darauf zugreifen und diese für ihre eigenen Zwecke nutzen können, sagt er.
In Anbetracht dieser drohenden Gefahr hat das Nationale Institut für Standards und Technologie (NIST) der US-Behörde für Industrie und Sicherheit ( ) kürzlich verbindliche Fristen festgelegt, um weltweit den Ausstieg aus diesen weit verbreiteten kryptografischen Algorithmen zu vollziehen. Das NIST, das gemäß dem „ -Gesetz zur Vorbereitung auf die Cybersicherheit im Bereich des Quantencomputings“ ( 2023 ) verpflichtet war, Standards für die Quantensicherheit vorzuschlagen, empfiehlt, diese Algorithmen bis zum Jahr 2030 als veraltet zu kennzeichnen und ab dem Jahr 2035 nicht mehr zuzulassen.
Quantenselbstzufriedenheit
Im Zentrum dieser Dringlichkeit, so erklärt Mosca, steht die Fähigkeit von Quantencomputern, die Gesetze der Quantenphysik zu nutzen, um Probleme in exponentiell weniger Schritten zu lösen als die bekanntesten Algorithmen auf den heutigen Rechnern. Zwei der ersten – und besorgniserregendsten – Beispiele seien das Knacken von RSA (durch Faktorisierung großer Zahlen) und von ECC (durch die Berechnung diskreter Logarithmen), sagt er.
Trotz dieser Bedenken ergab eine aktuelle Umfrage von Deloitte „ “ unter den CISOs der Fortune- 500 -Unternehmen, dass zwei von drei Organisationen über keine Quantensicherheitsstrategie verfügen, wobei weitaus zu viele entweder völlig untätig sind (17 %) oder sich noch in der Phase der Risikobewertung befinden („Ja, lassen Sie uns darüber nachdenken“) (27 %) und lediglich 12 % Lösungen in großem Maßstab umsetzen.
Eine solche Selbstgefälligkeit ist beunruhigend, insbesondere angesichts der damit verbundenen potenziellen Risiken. Angesichts der erheblichen Herausforderungen, die der Umstieg auf quantenresistente Kryptografie mit sich bringt, ist dies jedoch auch in gewisser Weise nachvollziehbar. Laut Gartner gehören zu den Hindernissen:
- Keine einfachen Ersatzlösungen: Unternehmen können Verschlüsselungsalgorithmen nicht einfach über Nacht austauschen; viele ihrer Systeme wurden nicht für quantensichere Kryptografie konzipiert
- Leistungskompromisse: Postquantenalgorithmen erfordern größere kryptografische Schlüsselgrößen – jene langen Zahlenfolgen, die in der Public-Key-Infrastruktur (PKI) zur Ver- und Entschlüsselung von Daten verwendet werden. Diese größeren Schlüssel erfordern mehr Rechenleistung, was zu einer Verlangsamung der Abläufe führen könnte.
- Mangelnde Transparenz bei der Kryptografie ( ): Die meisten Unternehmen wissen nicht einmal, wo in ihren Netzwerken Kryptografie zum Einsatz kommt, was eine Risikobewertung nahezu unmöglich macht.
- Trägheit der Anbieter: Unternehmen müssen ihre Risiken durch Drittanbieter sowie Bedrohungen für ihre Software-Lieferkette bewerten – nutzen Sie dazu eine Software-Stückliste (SBOM) als Hilfsmittel – und üben Sie anschließend Druck auf Software- und Sicherheitsanbieter aus, damit diese die Einführung der Post-Quanten-Kryptografie beschleunigen
So gehen Sie vor: 7 Schritte zu einem umfassenden Cybersicherheitsplan
Trotz dieser Hindernisse empfehlen Experten, dass Führungskräfte aus den Bereichen Unternehmen und Sicherheit bereits jetzt den Weg in die Quanteninformatik einschlagen, indem sie folgende Schritte unternehmen:
1. Quantenkompetenz aufbauen
Beauftragen Sie ein Team mit der Bewertung der Risiken, Kosten und des Fahrplans für den Übergang zu quantensicherer Sicherheit. Warten Sie nicht bis zur letzten Minute, wenn qualitätsgesicherte Fachkräfte knapp werden.
2. Kryptowährungen erfassen
Soroko empfiehlt, zu ermitteln, wo RSA und ECC bei der Verschlüsselung, Authentifizierung und digitalen Signatur zum Einsatz kommen, und festzustellen, welche sensiblen Daten einen Schutz benötigen, der über die Anforderungen von 2030 hinausgeht. Nicht zu vergessen: Führen Sie zudem eine Risikobewertung der kryptografischen Vermögenswerte durch. Es mag noch früh erscheinen, doch zu wissen, welche Bereiche anfällig sein könnten, falls Hacker plötzlich in die Lage kämen, Quantentechnologie einzusetzen, wird entscheidend sein, um solche Angriffe abzuwehren oder darauf zu reagieren.
3. Erstellen Sie einen Migrationsplan
Legen Sie einen Zeitplan für die Umstellung auf quantenresistente kryptografische Protokolle fest – bevor es zu spät ist.
4. Entwurf im Hinblick auf kryptografische Widerstandsfähigkeit
Mosca erklärt, es sei unerlässlich, sicherzustellen, dass Sicherheitskonzepte nicht von einem einzigen Schwachpunkt abhängen, wie beispielsweise der RSA- oder ECC-Verschlüsselung. Er empfiehlt zudem die Umsetzung von Strategien der mehrschichtigen Sicherheit, bei denen mehrere kryptografische Verfahren zum Einsatz kommen, um katastrophale Ausfälle zu vermeiden. Soroko weist darauf hin, dass derzeit mehrere quantenresistente kryptografische Algorithmen vom Typ „ “ vom NIST und anderen Einrichtungen entwickelt werden.
5. Bleiben Sie über quantensichere Lösungen auf dem Laufenden
Einige Anbieter, wie beispielsweise Apple und Cloudflare, haben laut Soroko bereits damit begonnen, quantenresistente Technologien für den Schlüsselaustausch zu implementieren. Unternehmen sollten diese Entwicklungen im Auge behalten und erwägen, sie so bald wie möglich umzusetzen. Sectigo und andere Unternehmen entwickeln zudem Post-Quantum-Zertifizierungsstellen (CAs) sowie kryptografische Tools, die man im Auge behalten sollte. Sectigo hat kürzlich eine Sandbox unter veröffentlicht, die es Kunden ermöglicht, ML-DSA-basierte digitale Zertifikate einzusehen, die digitale Signaturalgorithmen nutzen, um Angriffen durch Quantencomputer standzuhalten.
6. Beobachten Sie die regulatorischen Rahmenbedingungen
Behalten Sie die Vorschriften im Auge – insbesondere, wenn Sie mit der Bundesregierung Geschäfte tätigen. In verschiedenen Regierungsstellen ist das Interesse an Quantensicherheit gestiegen, da die Befürchtung besteht, dass feindlich gesinnte Staaten diese Technologie gegen uns einsetzen könnten. Und es zeichnen sich bereits Normen und Durchführungsverordnungen ab. So veröffentlichte das NIST beispielsweise Ende 2024 drei Standards für die postquantenkryptografische Verschlüsselung, und Präsident Joe Biden unterzeichnete im Januar eine Durchführungsverordnung, die die Bundesbehörden dazu verpflichtet, innerhalb festgelegter Fristen mit der Umstellung auf postquantenkryptografische Verschlüsselung zu beginnen.
[Lesen Sie auch: Die neuen Ansätze des NIST zur Passwortsicherheit könnten Sie überraschen]
7. Druckanbieter
Unternehmen sollten zudem von ihren Lieferketten kryptografische Widerstandsfähigkeit einfordern, rät Mosca. Er fügt hinzu, dass sich die wichtigsten Branchen hinsichtlich der Zeitpläne für die Umstellung auf Post-Quantum-Systeme abstimmen sollten, beispielsweise im Einklang mit der Empfehlung des NIST zur Abkündigung der Verschlüsselungsalgorithmen RSA 2030 und ECC.
Das Fazit zur Quanten-Cybersicherheit
Quantencomputing ist längst keine reine Theorie mehr. Es geschieht, und zwar sehr schnell. Unternehmen, die auf sichere Transaktionen, geistiges Eigentum und das Vertrauen ihrer Kunden angewiesen sind, können es sich nicht leisten, abzuwarten, bis sich Quantencomputer weiterentwickeln und eine Bedrohung darstellen.
„Es spielt keine Rolle, wann Quantencomputer ausreichend leistungsfähig werden, denn das Risiko, sich nicht schon jetzt darauf vorzubereiten, ist tatsächlich groß“, sagt Soroko.
WEITERE INFORMATIONEN:
In diesen Informationszentren finden Sie Informationen zum Thema Quantencomputing und dazu, wie sich Unternehmen auf die bevorstehende Quantenbedrohung vorbereiten können.
