Quantensicherheit und Post-Quantum Cryptography

Quantencomputer sind noch weit davon entfernt, den Unternehmensalltag zu bestimmen. Für die Cybersicherheit beginnt ihre Wirkung jedoch schon heute, denn Daten, die aktuell verschlüsselt abgegriffen werden, könnten in einigen Jahren nachträglich entschlüsselt werden. Unternehmen müssen deshalb nicht auf den ersten leistungsfähigen Quantencomputer warten – sie müssen ihre Kryptografie schon jetzt darauf vorbereiten.

Florian Bosch, Senior Regional Sales Director DACH bei Keyfactor , erläutert, warum Unternehmen die Quantenära nicht abwarten sollten, sondern bereits heute Transparenz über ihre kryptografischen Abhängigkeiten schaffen und Krypto-Agilität aufbauen müssen.

Quantencomputing zwischen Forschung und strategischer Realität

Quantencomputing befindet sich an einem widersprüchlichen Punkt seiner Entwicklung. Die Technologie ist noch nicht reif genug, um in großem Maßstab produktiv eingesetzt zu werden. Gleichzeitig ist sie weit genug fortgeschritten, um Unternehmen zu strategischen Entscheidungen zu zwingen.

Genau darin liegt die Herausforderung. Wer ausschließlich auf die heutigen technischen Grenzen schaut, könnte versucht sein, das Thema noch einige Jahre zu vertagen. Wer dagegen nur auf das enorme Potenzial blickt, unterschätzt schnell die praktischen Hürden auf dem Weg zum kommerziell nutzbaren Quantencomputer.

Dass Quantencomputing längst mehr als ein theoretisches Forschungsthema ist, zeigt die politische und wirtschaftliche Dynamik. In den USA wurde bereits 2018 der National Quantum Initiative Act verabschiedet, später kamen weitere Fördermaßnahmen über den CHIPS and Science Act hinzu. Auch die Europäische Union hat Quantentechnologien mit Initiativen wie dem Quantum Flagship zu einem strategischen Schwerpunkt gemacht.

Staaten und Unternehmen investieren damit heute in Fähigkeiten, deren vollständiger wirtschaftlicher Nutzen möglicherweise erst in vielen Jahren sichtbar wird. Für IT- und Sicherheitsverantwortliche stellt sich deshalb weniger die Frage, ob Quantencomputing relevant wird, sondern wie früh sie beginnen müssen, die daraus entstehenden Abhängigkeiten und Risiken zu verstehen.

Quantencomputer sind keine schnelleren klassischen Computer

Der entscheidende Vorteil von Quantencomputing besteht nicht darin, sämtliche Berechnungen schneller auszuführen. Für viele alltägliche Aufgaben bleiben klassische Computersysteme auf absehbare Zeit überlegen.

Quantencomputer können jedoch bestimmte Problemklassen grundlegend anders bearbeiten. Konzepte wie Superposition und Quanteninterferenz ermöglichen Berechnungsverfahren, die für klassische Systeme extrem aufwendig oder praktisch nicht lösbar wären.

Das eröffnet langfristig neue Möglichkeiten etwa bei der Simulation quantenphysikalischer Systeme, komplexen molekularen Wechselwirkungen, Optimierungsproblemen oder der Wirkstoffentwicklung. Perspektivisch könnten auch KI und Machine Learning von bestimmten Quantenverfahren profitieren.

Zwischen diesem Potenzial und einem wirtschaftlich nutzbaren System liegt allerdings noch ein erheblicher technologischer Abstand.

Die technischen Grenzen bleiben erheblich

Qubits sind äußerst empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen. Temperaturschwankungen, elektromagnetische Störungen oder Vibrationen können Quantenzustände beeinflussen und Berechnungen unbrauchbar machen.

Viele technische Ansätze benötigen deshalb Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt sowie aufwendige Kühl-, Abschirm- oder Vakuumsysteme. Hinzu kommt die Fehlerkorrektur. Um einen stabilen logischen Qubit zu erzeugen, können zahlreiche physische Qubits erforderlich sein.

Genau diese Herausforderungen zeigen, warum die Zahl vorhandener Qubits allein wenig darüber aussagt, wie leistungsfähig ein Quantencomputer tatsächlich ist.

Entscheidend ist daher die Unterscheidung zwischen einem theoretischen Quantum Advantage und einem kommerziell relevanten Vorteil. Dass ein Quantencomputer ein ausgewähltes Problem lösen kann, das für klassische Rechner nur schwer zu bewältigen ist, bedeutet noch nicht automatisch, dass daraus ein ökonomischer Mehrwert entsteht. Wann dieser Punkt erreicht wird, bleibt offen. Einer von McKinsey veröffentlichten Einschätzung zufolge erwarten 72 Prozent der befragten Experten vollständig fehlertolerante Quantencomputer bis 2035. 28 Prozent rechnen erst 2040 oder später damit. Für die Cybersicherheit ist diese zeitliche Unsicherheit allerdings keine Entwarnung.

Die Bedrohung beginnt vor dem leistungsfähigen Quantencomputer

Die größte Gefahr entsteht nicht erst an dem Tag, an dem ein Quantencomputer bestehende Verschlüsselungsverfahren innerhalb kürzester Zeit brechen kann.

Mit Shor’s Algorithmus könnte ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer heute weit verbreitete Public-Key-Verfahren wie RSA, Diffie-Hellman und elliptische Kurvenkryptografie angreifen. Damit wären zentrale Bausteine digitaler Zertifikate, TLS-Verbindungen und verschlüsselter Kommunikation betroffen. Das Problem reicht jedoch wesentlich weiter in die Gegenwart hinein.

Beim sogenannten „Harvest now, decrypt later“ sammeln Angreifer bereits heute verschlüsselte Daten, obwohl sie diese noch nicht entschlüsseln können. Die Informationen werden gespeichert – in der Hoffnung, dass zukünftige Quantentechnologien die Verschlüsselung brechen können.

Besonders kritisch ist das bei Daten, deren Schutzbedarf über viele Jahre oder sogar Jahrzehnte besteht. Je länger Informationen vertraulich bleiben müssen, desto früher wird das Quantenrisiko praktisch relevant.

Ohne Krypto-Inventar keine geordnete Migration

Unternehmen sollten Quantencomputing deshalb nicht als Zukunftstechnologie behandeln, um die sich die nächste Generation von Sicherheitsverantwortlichen kümmern kann. Die Vorbereitung beginnt in der bestehenden IT-Infrastruktur.

Organisationen müssen zunächst wissen, welche Zertifikate, kryptografischen Schlüssel und Algorithmen sie überhaupt verwenden. Ebenso wichtig ist die Frage, wo sich diese kryptografischen Abhängigkeiten befinden und welche Anwendungen, Systeme oder Daten besonders lange geschützt werden müssen.

Diese Transparenz ist keineswegs selbstverständlich. Kryptografie steckt heute in nahezu allen Bereichen moderner IT-Infrastrukturen – von TLS und VPN-Verbindungen über Identitäten und Code Signing bis hin zu IoT-Geräten, Cloud-Diensten und internen Anwendungen.

Wer seine kryptografische Landschaft nicht kennt, kann später auch nicht kontrolliert auf Post-Quantum-Verfahren migrieren.

Krypto-Agilität wird zur strategischen Sicherheitsfähigkeit

Damit rückt ein Begriff zunehmend in den Mittelpunkt: Krypto-Agilität.

Gemeint ist die Fähigkeit einer Organisation, kryptografische Verfahren, Schlüssel und Zertifikate kontrolliert auszutauschen und auf neue Sicherheitsanforderungen zu reagieren, ohne umfangreiche Systeme neu entwickeln zu müssen. Unternehmen, die heute Transparenz über Zertifikate und Schlüssel schaffen, deren Lebenszyklen automatisiert verwalten und Post-Quantum Cryptography frühzeitig testen, bereiten sich deshalb nicht nur auf mögliche Quantenangriffe vor.

Sie stärken gleichzeitig ihre heutige Sicherheitsarchitektur.

Genau darin liegt der entscheidende Punkt: Quantensicherheit ist kein isoliertes Zukunftsprojekt. Viele Maßnahmen, die für eine spätere Post-Quantum-Migration notwendig sind, reduzieren bereits heute kryptografische Risiken und erhöhen die Reaktionsfähigkeit gegenüber kompromittierten Algorithmen, Zertifikaten oder Schlüsseln.

Quantencomputer mögen noch Jahre von einem breiten kommerziellen Einsatz entfernt sein. Die kryptografische Transformation, die sie erforderlich machen, hat dagegen längst begonnen. Wer erst handelt, wenn leistungsfähige Quantencomputer verfügbar sind, dürfte für eine geordnete Migration zu spät dran sein.