Mit dem Voranschreiten der Quantencomputertechnologie machen sich Experten Sorgen über das Potenzial, aktuelle Verschlüsselungsalgorithmen zu brechen. Die Public-Key-Kryptografie (PKC) bildet die Grundlage für sichere digitale Kommunikation und Transaktionen. Doch wenn ein Quantencomputer entwickelt wird, könnte er die mathematischen Probleme, auf denen die PKC basiert, innerhalb von Tagen oder sogar Stunden leicht lösen.

Besonders bedeutsam ist der Shor-Algorithmus, ein quantenmechanischer Algorithmus, der 1994 von Peter Shor entwickelt wurde. Dieser hat die Fähigkeit, komplexe mathematische Probleme, einschließlich der Faktorisierung großer Zahlen, zu lösen. Obwohl aktuelle Prototypen von Quantencomputern noch weit von der Kapazität und Stabilität entfernt sind, die für die Entschlüsselung erforderlich sind, ist es entscheidend, sich auf die tatsächliche Verfügbarkeit von Quantencomputern vorzubereiten.

Diese „Kryptografisch Relevanten Quantencomputer“ (CRQCs) könnten eine erhebliche Bedrohung darstellen, wenn sie für rückwirkende Angriffe verwendet werden, bei denen verschlüsselte Kommunikation später entschlüsselt werden kann. Um dieses Risiko zu mindern, arbeiten Forscher an der Entwicklung von post-quantenmechanischen Verschlüsselungsalgorithmen, die Sicherheit gegen quantenmechanische Angriffe bieten und in bestehender Infrastruktur implementiert werden können.

Das National Institute of Standards and Technology (NIST) der Vereinigten Staaten startete im Jahr 2016 den Aufruf zur „Standardisierung der Post-Quanten-Kryptografie“, um Verschlüsselungsalgorithmen auszuwählen, die Angriffen von CRQCs standhalten können. Mehrere Algorithmen wurden vorab ausgewählt und in der dritten Runde blieben nur noch vier post-quantenmechanische Algorithmen übrig. Französische Forscher sind aktiv an dieser Arbeit beteiligt, wobei der CRYSTALS-Kyber-Algorithmus für die Public-Key-Verschlüsselung und Schlüsseleinrichtung ausgewählt wurde. Ein weiterer Algorithmus, CRYSTALS-Dilithium, soll zur Erzeugung elektronischer Signaturen verwendet werden.

Die post-quantenmechanische Kryptografie gilt als vielversprechendster Ansatz, um sich gegen die Quantenbedrohung zu schützen. Diese Algorithmen bieten Sicherheit gegen quantenmechanische Angriffe und können in vorhandenen Geräten und Infrastrukturen implementiert werden. Allerdings bedarf es einer weiteren Bewertung der Reife der post-quantenmechanischen Algorithmen, da es noch an kryptoanalytischer Sicht und sicheren Implementierungen mangelt. Trotzdem werden Bemühungen unternommen, RSA-Schlüssel durch moderne Public-Key-Schlüssel zu ersetzen, die der Quantenberechnung standhalten können.

Wie die französische Agentur für nationale Cybersicherheit (ANSSI) empfiehlt, ist es essenziell, sich auf eine post-quantenmechanische Welt vorzubereiten und proaktiv die post-quantenmechanische Kryptografie zur Sicherung digitaler Kommunikation und Transaktionen in Bezug auf die Quantenbedrohung einzusetzen.

Quellen:
– ANSSI (Französische Agentur für nationale Cybersicherheit)
– Olivier Ezratty, Experte für Quantencomputertechnologie und Autor.