Experten sagen, dass es höchste Zeit ist, eine neue Kryptographie für das Zeitalter des Quantencomputings zu entwickeln

A Neuer Bericht von Informatikern schätzt, dass es wahrscheinlich mindestens ein Jahrzehnt dauern wird, bis Quantencomputer-Tools leistungsfähig genug werden, um das aktuelle System der Public-Key-Kryptographie zu gefährden, das als Grundlage für Datensicherheit und Finanztransaktionen dient.

Laut dem heute von den National Academies of Science, Engineering and Medicine veröffentlichten Bericht könnte es aber auch ein Jahrzehnt oder länger dauern, aktuelle Krypto-Tools durch neue Protokolle zu ersetzen, die gegen Quanten-Hacking resistent wären.

Daher ist es laut den Autoren des Berichts dringend notwendig, mit dem Übergang zu solchen „Post-Quantum“-Protokollen zu beginnen – was von der Vergrößerung der Verschlüsselungsschlüssel bis zur Entwicklung neuer gitterbasierter Systeme wie z. B. reichen kann Neue Hoffnung und Frodo.

Die Studie wurde vom Bund gefördert Büro des Direktors des Nationalen Nachrichtendienstesund greift ineinander ein im September vorgestellte politische Strategien während eines Quanteninformationswissenschaftsgipfels im Weißen Haus. Wie das Strategiedokument des Weißen Hauses weist auch die Studie der National Academies darauf hin, dass der Aufstieg des Quantencomputings tiefgreifende Auswirkungen auf die nationale Sicherheit haben wird.

Quantencomputing ist seit weit mehr als einem Jahrzehnt Gegenstand akademischer Forschung, doch in jüngster Zeit ist es in den Fokus potenzieller Anwendungen gerückt, die von ihnen entwickelt werden Unternehmen wie Microsoft, IBM, Google und Boeing. D-Wave Systems, ein in Vancouver, British Columbia, ansässiges Unternehmen, das Investitionsmittel vom Amazon-Milliardär Jeff Bezos erhalten hat, bietet bereits einen Computer an, der zu einer begrenzten Art von Quantencomputing fähig ist.

Die Technologie macht sich die unscharfe Natur von Quantenphänomenen zunutze, bei der Bits gleichzeitig Einsen und Nullen darstellen können. Quantencomputer wären besser geeignet als klassische Computer, um Quantenphänomene zu simulieren, die von chemischen Wechselwirkungen auf atomarer Ebene bis hin zu Finanztrends reichen.

Quantencomputer könnten theoretisch auch ein breites Spektrum an Permutationen, etwa die potentiellen Faktoren großer Primzahlen, viel schneller durchforsten als klassische Computer. Dies könnte dazu führen, dass die heutigen Public-Key-Kryptographieverfahren, die im Allgemeinen auf Primfaktorzerlegung basieren, veraltet sind.

Der Bericht der National Academies, der von einem Ausschuss aus akademischen und Industrieexperten verfasst wurde, besagt, dass Quantencomputer ein Bereich von strategischem Interesse für die Vereinigten Staaten sind.

„Auf dem Gebiet des Quantencomputings wurden bemerkenswerte Fortschritte erzielt, und das Komitee sieht keinen grundsätzlichen Grund, warum ein großer, funktionsfähiger Quantencomputer grundsätzlich nicht gebaut werden könnte“, so Professor der Stanford University Markus Horowitz, der Vorsitzende des Ausschusses, sagte in einer Pressemitteilung. „Allerdings müssen noch viele technische Herausforderungen gelöst werden, bevor wir diesen Meilenstein erreichen.“

Zu den größten Herausforderungen gehören die Erfindung von Fehlerkorrekturmechanismen für Quantencomputer und die Entwicklung von Methoden, um große Mengen klassischer Daten in einen Quantenzustand umzuwandeln.

Es sei unwahrscheinlich, dass Quantencomputer klassische Computer ersetzen würden, heißt es in dem Bericht. Der wahrscheinlichere Weg ist, dass quantenbasierte Geräte als Beschleuniger an konventionellere Computer angeschlossen werden.

Der Bericht stellt fest, dass andere Länder, darunter China, erhebliche Ressourcen in die Quantencomputerforschung investieren und dass die Vereinigten Staaten unbedingt mithalten müssen, auch wenn der Privatsektor keinen Gewinn erwirtschaften kann.

„Wenn Quantencomputer in naher Zukunft keinen kommerziellen Erfolg haben, könnten staatliche Mittel von entscheidender Bedeutung sein, um einen deutlichen Rückgang der Quantencomputer-Forschung und -Entwicklung zu verhindern“, heißt es in dem Bericht.

Im September hat die Das Repräsentantenhaus verabschiedete eine Maßnahme namens National Quantum Initiative Act Dadurch würden über einen Zeitraum von fünf Jahren 1.275 Milliarden US-Dollar an Forschungs- und Entwicklungsmitteln für Quantencomputing bereitgestellt. Jedoch, Der gesamte Senat hat noch nicht über die Parallelgesetzgebung abgestimmt.

Zu den Ausschussmitgliedern, die den Bericht der National Academies mit dem Titel „Quantencomputing: Fortschritte und Aussichten“ erstellt haben, gehören: Krysta Svore, wer führt QuArC, die Gruppe Quantum Architectures and Computation bei Microsoft Quantum Research in Redmond, Washington. Der vollständige Bericht kann online gelesen werden.

Quelle: https://www.geekwire.com/2018/experts-say-high-time-create-new-cryptography-quantum-computing-age/