Zukunftsweisende Quantenkryptografie Ist ein Ende der Lauschangriffe in Sicht?

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Quantencomputer könnten in einigen Jahren unsere heutigen, konventionellen Verschlüsselungen knacken. Als Gegenmaßnahme forschen Wissenschaftler seit Jahren daran, ein Verschlüsselungssystem zu entwickeln, das standhält, und diese Forschung zeigt bereits erste Erfolge.

Während traditionelle Verschlüsselungssysteme auf Mathematik basieren, basiert die Quantenkryptografie auf physischen Eigenschaften. Damit eröffnet die Quantenkryptografie neue Möglichkeiten: Finden Abhörversuche auf quantenkryptisch verschlüsselten Kanälen statt, fallen diese direkt auf. Denn etwaige Abhör- sowie Manipulationsversuche beeinflussen die Daten auf Quantenebene und Quantenverfahren machen diese Einflüsse messbar.

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„Die Quantenkryptografie nutzt Elementarteilchen und Photonen, um mit ihren wesentlichen Eigenschaften ein unknackbares Verschlüsselungssystem zu schaffen. Das ist damit zu begründen, dass der Quantenstatus eines Systems nicht messbar ist, ohne es dabei zu beeinflussen. In der Folge können Abhör- sowie Manipulationsversuche einfach nicht unentdeckt bleiben“, erklärt Patrycja Schrenk, IT-Sicherheitsexpertin und Geschäftsführerin der PSW Group.

Dass Quantenverschlüsselung funktioniert, haben neben IBM – Ende 2021 stellte das Unternehmen mit dem „Eagle“-Chip einen Quantenprozessor mit 127 Qubits vor – auch andere Forschende bewiesen. Jedoch handelte es sich um Versuche unter Laborbedingungen und über recht kurze Distanzen hinweg: So gelang es im Sommer 2015 der Universität Genf in Zusammenarbeit mit dem Hersteller Corning, eine Distanz von über 300 Kilometern zu überwinden. Wenig später, im Jahr 2018, ist die Überwindung einer Strecke von 421 km gelungen.

„Dass der Quantentechnologie die Zukunft gehört, beweist auch die Tatsache, dass die Entwickelnden des freien SSH-Frameworks OpenSSH ab Version 9.0 den Schlüsselaustausch gegen Angriffe durch Quantencomputer abgesichert haben. Dafür implementierten sie eine „Streamlined NTRU Prime“ genannte Methode. Als quelloffenes Public-Key-Kryptosystem nutzt NTRU gitterbasierte Kryptografie zum Ver- bzw. Entschlüsseln von Informationen“, so Schrenk.

Vorreiter

Vorreiter der Quantenkryptografie gibt es bereits: Die so genannte Post-Quanten-Kryptografie. Patrycja Schrenk erklärt, was es damit auf sich hat: „Mit Post-Quanten-Kryptografie werden Bemühungen bezeichnet, quantensichere Krypto-Verfahren, also Verfahren die sich nicht durch Quantencomputer brechen lassen, zu standardisieren. Das 'Post-Quantum-Cryptography'-Projekt ist beispielsweise eine dieser Standardisierungsaktivitäten im Sektor der quantencomputerresistenten Kryptografie. Es wurde 2016 von US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology initiiert, allerdings ist der ganz große Durchbruch noch nicht gelungen.“

Die IT-Sicherheitsexpertin sieht dennoch Potenzial: „Verfahren der Post-Quanten-Kryptografie lassen sich entgegen zur Quantenkryptografie auf klassischer Hardware implementieren.“ Sie fährt fort: „Kommerziell wurde die Technologie bis dato noch nicht genutzt – sowohl Quantencomputer als auch die Post-Quantum-Kryptoverfahren befinden sich derzeit nicht auf einem Stand, der die praktische Anwendung erlaubt. Dennoch zeigen die Erfolge und Entwicklungen der vergangenen Jahre, dass es gilt, sich vorzubereiten.“

Ihr Apell: „Es müssen dringend Verfahren, die sich nicht durch Quantencomputer brechen lassen, gefunden werden.“

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