Quantencomputing
Mit Quantum Key Distribution sicher kommunizieren
Schon im kommenden Jahrzehnt sollen Quantencomputer marktreif sein. Sie sind schnell, leistungsstark und besitzen enormes Potenzial. Allerdings können mit ihnen auch die heute eingesetzten Verschlüsselungsmethoden ausgehebelt werden. Daher hängt die Vertraulichkeit und Integrität unserer Daten auch davon ab, wie schnell eine quantensichere Kommunikation entwickelt wird. Eine mögliche Lösung ist die Quantenschlüsselverteilung, kurz QKD. Als IT-Systemhaus der Bundeswehr erprobt die BWI derzeit diese Technologie.
Aktuell eingesetzte Kryptosysteme zur Datenverschlüsselung könnten der Rechenleistung künftiger Quantencomputer nicht standhalten. Und bereits heute könnten Daten gezielt gespeichert werden, um sie zu entschlüsseln, sobald die Quantentechnologie dies möglich macht – dem sogenannten „store now-decrypt later“-Problem. Insbesondere für die Bundeswehr wäre das Abfangen sensibler militärischer Daten ein enormes Sicherheitsrisiko. Aus diesem Grund arbeitet die BWI als primärer Digitalisierungspartner der Bundeswehr bereits heute an neuen Methoden, um die Kommunikation quantensicher zu verschlüsseln und damit Daten zu sichern.
Gängige Verschlüsselungsmethoden fehlt Quantenresistenz
Bei der Datenverschlüsselung ist ein stetiger Wettlauf neuer Verschlüsselungsmethoden gegen neue Varianten zum Brechen dieser Verschlüsselungen die Regel. Derzeit ist die asymmetrische Verschlüsselung die gängigste Variante für den Schlüsselaustausch zur sicheren Kommunikation. Diese Methode basiert auf mathematischen Algorithmen und wird beispielsweise bei Messenger-Apps oder Websites eingesetzt. Zur Ver- und Entschlüsselung der Daten kommen auf Seite von Sender und Empfänger ein privater und ein öffentlicher Schlüssel zum Einsatz. Was bislang für eine hohe Sicherheit sorgt, könnte durch Quantencomputer künftig leicht geknackt werden.
Um asymmetrisch Verschlüsselung auch weiterhin sicherzustellen könnte die Post Quantum Kryptographie (PQK) ein elementarer Lösungsansatz sein. Bei dieser Methode werden neue, quantensichere mathematische Algorithmen entwickelt und eingesetzt. Die BWI befasst sich intensiv mit diesem Lösungsansatz und hat bereits erste Bundeswehr-Liegenschaften mit quantensicherer Hardware ausgestattet.
Mit physikalischen Gesetzen zur sicheren Verschlüsselung
Einen anderen Weg verfolgt die Quantenschlüsselverteilung (englisch: „Quantum Key Distributionen“ oder kurz „QKD“). Diese setzt statt einer asymmetrischen auf eine symmetrische Verschlüsselung. Hierbei wird die Ver- und Entschlüsselung mit demselben Schlüssel vorgenommen. Dieser wird vorab zwischen Sender und Empfänger ausgetauscht. Daten, die mit diesem Schlüssel gesichert sind, können nicht mehr geknackt werden.
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QKD basiert nicht auf einer mathematischen Grundlage, sondern nutzt physikalische Gesetze: Bei der Verschlüsselung kommen Photonen zum Einsatz, die eine bestimmte Polarisation aufweisen. Sobald Unbefugte versuchen, den Schlüssel abzufangen, steigt die Quantenfehlerrate an, wodurch das System gestört und der Zugriff registriert wird. Dies basiert auf dem sogenannten „No-Cloning-Theorem“, wonach Quantenzustände nicht gemessen und im selben Zustand weitergesendet werden können.
QKD: Großes Potenzial, aber noch viel zu tun
Die BWI befasst sich bereits seit einiger Zeit mit QKD und hat bereits verschiedene Tests unter Laborbedingungen durchgeführt. Die Technologie dahinter ist derzeit allerdings noch nicht ausgereift. Es fehlen beispielsweise noch Standards oder Zertifikate des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik. Während die Kosten für die erforderliche IT-Hardware derzeit noch sehr hoch sind, engt die derzeit technisch bedingt auf etwa 80-100 Kilometer beschränkte Reichweite eine Nutzung im größeren Maßstab ein. Aktuell ist daher nur eine QKD-gesicherte Kommunikation von Punkt zu Punkt – beispielsweise zwischen zwei miteinander verbundenen Gebäuden – möglich.
Die BWI hat die technologischen Weiterentwicklungen von QKD im Blick und arbeitet an konkreten Anwendungsszenarien. So ist das Unternehmen etwa Teil des Münchener Quanten Netzwerks, das gemeinsam einen Demonstrator in einer Live-Strecke mit mehreren Peers testen will. Aber auch darüber hinaus setzt die BWI alles daran, mit QKD der Bedrohung durch Quantencomputern entgegenzusteuern.
Mit IT-Spezialist:innen zur zukunftssicheren Bundeswehr
Quantentechnologien sind nur ein Aspekt, um die Bundeswehr mit Digitalisierungsprojekten zukunftssicher aufzustellen. Als ihr primärer Digitalisierungspartner verantwortet die BWI eine Vielzahl spannender Projekte mit hoher Relevanz und Tragweite. Für diese Aufgabe sucht die BWI erfahrene IT-Spezialist:innen und solche, die es werden wollen. Weitere Informationen gibt es auf der Karriereseite der BWI .
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