Quantencomputer könnte sicherste Verschlüsselungen knacken

6. Juni 2004, 22:03
20 Postings

Forschern wird beim Thema Quantencomputer mulmig - das Gegenmittel heißt Quantenkryptografie

Keine Mühen scheute das US-Normungsinstitut NIST, damit der neue Kryptografie-Standard sicher wird. Anfang 1997 rief man einen Wettbewerb aus, fast sechs Jahre später, im Oktober 2002, stand der Sieger nach zahlreichen Durchläufen fest: Der Algorithmus der Belgier Vincent Rijmen und Joan Daemen darf sich seither als Advanced Encryption Standard (AES) bezeichnen und gilt als Verschlüsselungsnorm.

Alles paletti? Nicht ganz, meint Christian Kollmitzer, Experte für Systemsicherheit in den Austrian Research Centers Seibersdorf (ARCS). Denn die Sicherheit von AES beruhe auf der Annahme, dass es keine Verfahren gibt, ihn zu knacken. Genau wissen könne man das nicht, so Kollmitzer, auch wenn Aufwand und Transparenz bei der Entwicklung von AES die Gewissheit erhöhen. Über Lücken gemunkelt wurde schon oft: So gab es beim Data Encryption Standard (DES), dem AES-Vorgänger, die Vermutung, der US-Geheimdienst NSA verfüge über eine Entschlüsselungsmethode.

Gefahr droht

Auch die technische Entwicklung macht es schwer, Geheimes vor neugierigen Dritten zu schützen. Den im Internet zur Datenübertragung verwendeten asymmetrischen Verschlüsselungsmechanismen (siehe Wissen) droht Gefahr durch den Quantencomputer, so Christian Monyk, Leiter der ARCS-Forschungsgruppe Quantenkryptografie. "Ein derartiger Rechner könnte alle Mechanismen, die mit einem öffentlichen Schlüssel arbeiten, in Sekundenschnelle durchschauen."

Die Sicherheit des derzeit meistverwendeten Public-Key-Systems RSA beruht auf der Tatsache, dass man durch Multiplikation entstandene, große Zahlen nur mit gehörigem Rechenaufwand in ihre Einzelteile zerlegen kann. Hat man aber einen Computer, der unter Ausnutzung quantenmechanischer Gesetze zahlreiche Rechenoperationen gleichzeitig ausführt, würde das Zerteilen gängiger Schlüssel kein Problem darstellen.

Obwohl derzeit kein Forscher mit Sicherheit sagen kann, wann Quantencomputer tatsächlich auf den Markt kommen werden, bleibt das Bedrohungsszenario bestehen. Um diesem Problem zu begegnen, richten sich momentan die Augen vieler Forscher wiederum auf die Welt der winzigkleinen Lichtteilchen und im Speziellen auf die Quantenkryptografie. Sie setzt genau bei den Schwachstellen der genannten Verschlüsselungssysteme an: der Erzeugung und Übermittlung der Schlüssel, mit denen Botschaften entziffert werden können.

Digitaler Schlüssel

Die Forscher machen sich auch bei diesem Ansatz die eigenartigen Gesetze der Quantenwelt zunutze: Photonen existieren nicht für sich alleine, sondern kommen als Zwillinge vor. "Sie korrelieren perfekt", meint Hannes Böhm vom Institut für Experimentalphysik der Uni Wien. Durch Polarisationsfilter kann man die Schwingung jedes Photons messen und mit absoluter Sicherheit davon ausgehen, dass beide Teile, die räumlich getrennt sein können, über den gleichen Wert verfügen. Je nach Ausrichtung der Schwingung können den Teilchen nun Einsen oder Nullen zugewiesen werden.

Durch diese Ziffernabfolge entsteht ein zufälliger digitaler Schlüssel, der auch nicht abgehört werden kann. Sollte ein Spion versuchen, die Polarisation zu messen, würde er den Schwingungszustand zerstören und sich verraten. Quantenkryptografie führe demnach als Ausdruck in die Irre, vielmehr müsse man von Quantum-Key-Distribution, also Quanten-Schlüssel-Verteilung, sprechen, sagt Christian Monyk, der seit kurzem auch ein EU-gefördertes Forschungsprojekt zum Thema leitet. Bis 2010 sollen Systeme zur Erzeugung von symmetrischen Quantenschlüsseln einsatzbereit sein. Ziel sei, dass jeder Computerbenützer sie einsetzen könne.

Der uralte Traum von absolut geheimer Kommunikation kann also weitergeträumt werden. Die Frage ist, ob die Forscher auf eine so einfache Verschlüsselungsmethode stoßen werden, wie sie einst Julius Cäsar gefunden hatte: Er versetzte jeden Buchstaben eines geheimen Textes im Alphabet um drei Stellen nach vorne. (Elke Ziegler/DER STANDARD, Printausgabe, 1.6.2004)

Forschern wird beim Thema Quantencomputer mulmig. Er könnte auch die sichersten Verschlüsselungen durchlässig machen.
  • Entschlüsselung aus vergangenen Zeiten: der Stein von Rosetta - mit einem in drei Sprachen eingemeißelten Text, der zur Entzifferung der Hieroglyphen führte.
    foto: der standard

    Entschlüsselung aus vergangenen Zeiten: der Stein von Rosetta - mit einem in drei Sprachen eingemeißelten Text, der zur Entzifferung der Hieroglyphen führte.

Share if you care.