Am 2. April 2025 präsentieren Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ein neuartiges Verfahren zum Schlüsselaustausch, das die Kommunikation vor zukünftigen Quantenangriffen absichern soll. Angesichts der Bedrohung, die Quantencomputer für gängige Verschlüsselungssysteme darstellen, ist diese Entwicklung von entscheidender Bedeutung.
Quantencomputer haben das Potenzial, viele herkömmliche Verschlüsselungsverfahren, die etwa bei E-Mails, Messenger-Diensten und Online-Banking genutzt werden, erheblich zu gefährden. Der Grund liegt in der Effizienz, mit der Quantencomputer Probleme lösen können, die für klassische Computer extrem herausfordernd sind. Alle gegenwärtigen Verschlüsselungsverfahren, die auf der Schwierigkeit basieren, große Zahlen in Primfaktoren zu zerlegen, könnten von Quantencomputern innerhalb kürzester Zeit geknackt werden, insbesondere durch den Shor-Algorithmus.
Das neue Verfahren im Detail
Das KIT verwendet zur Absicherung der Kommunikation ein Verfahren, das auf symmetrischer Verschlüsselung basiert. Hierbei wird ein virtueller Schlüssel vor der Herstellung der verschlüsselten Verbindung ausgetauscht. Die Forscher entwickelten neuartige Algorithmen für den Schlüsselabgleich, um sicherzustellen, dass beide Parteien über einen identischen Schlüssel verfügen und die Verbindung abhörsicher bleibt. Dieses Verfahren könnte innerhalb der nächsten fünf Jahre flächendeckend zum Einsatz kommen.
Anlässlich einer Demonstration am 27. März 2025 an der Ludwig-Maximilians-Universität München konnte das Verfahren in Echtzeit veranschaulicht werden. Die innovative Lösung nutzt gemäß kit.edu konventionelle Hardware aus der Glasfaserkommunikation, was den Einsatz kostengünstig macht. Für das Projekt erhielten die Entwickler insgesamt 3,4 Millionen Euro Fördergelder vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).
Zu den Projektpartnern zählen neben dem KIT die ADVA Network Security GmbH, die Ludwig-Maximilians-Universität München, die Leibniz Universität Hannover, Microwave Photonics GmbH und Creonic GmbH. Die internationale Forschung zur Entwicklung quantensicherer Algorithmen, einschließlich des National Institute of Standards and Technology (NIST), zeigt die dringende Notwendigkeit solcher Technologien auf.
Theoretische Grundlagen und Herausforderungen
Quantencomputer basieren auf Prinzipien der Quantenmechanik und können Rechenaufgaben erheblich schneller lösen. Durch die Nutzung von Qubits, die mehrere Zustände gleichzeitig annehmen können, erhalten sie einen bedeutenden Leistungsvorteil. Laut aware7 sind quantensichere Verschlüsselungen unerlässlich, da die Sicherheitsarchitekturen der heutigen Cybersicherheit ohne die Berücksichtigung dieser leistungsstarken Computer entwickelt wurden.
Experten warnen, dass bei unzureichenden Vorkehrungen sensible Daten jederzeit entschlüsselt werden könnten. Die Bedrohung von Quantenangriffen erfordert deshalb nicht nur innovative Technologien, sondern auch umfassende Maßnahmen zur Vorbereitung der Unternehmen. Es wird empfohlen, die digitale Infrastruktur zu bewerten und Migrationsstrategien zu quantenresistenten Verfahren zu entwickeln. Zudem sind Schulungen in Post-Quantum-Kryptografie von großer Bedeutung, um das nötige Fachwissen aufzubauen.
Zusätzlich betonen Fachleute die Wichtigkeit hybrider Sicherheitsansätze. Diese kombinieren quantensichere Algorithmen mit bestehenden Verfahren, um den Übergang zu erleichtern. Bei der Umsetzung quantensicherer Lösungen müssen Unternehmen jedoch auf mehrere Herausforderungen reagieren, wie höhere Rechenleistungen, größere Schlüssellängen und umfassende Tests neuer Algorithmen. Security Insider hebt hervor, dass eine solche Umstellung sowohl technologisch als auch gesellschaftlich eine immense Herausforderung darstellt.
In der kommenden Dekade ist mit einer intensiven Auseinandersetzung mit diesen Herausforderungen zu rechnen. Die Entwicklung und Implementierung quantensicherer Lösungen ist somit nicht nur eine Frage der Technologie, sondern auch eine strategische Notwendigkeit zur Sicherung unserer digitalen Zukunft.
