Quantencomputer und Kryptographie mit Cryptogold

Quantum Computing ist eindrucksvoll nichts Neues. Zumindest theoretisch. Yuri Manin und Richard Feynman diskutierten bereits in den 1980er Jahren auf dem Papier die Theorie der Quantenberechnung.

Unsere Computer arbeiten mit Daten in Form von Bits: Sequenzen von 0 oder 1. Jede Information in unserem Computer wird tatsächlich in eine Weise „umgewandelt“, die wir aus Bits verstehen. Bilder mit höherer Auflösung haben zum Beispiel viel mehr Bits als die mittelmäßigen, die in der Vergangenheit verwendet wurden. Die Verarbeitung dieser Bits zu nutzbaren Informationen benötigt Zeit, die natürlich proportional zur Anzahl der zu verarbeitenden Bits ist. Unsere aktuellen erstklassigen Prozessoren können viel mehr Bits in kürzerer Zeit verarbeiten als die alten Pentiums, deshalb können wir heute Full-HD-Videos (die im Kern Serien von 0 und 1 sind) ansehen, was vor 10 Jahren undenkbar gewesen wäre. Wir können Informationen mit Computern so schnell wie ihre CPU-Leistung verarbeiten.

Quantencomputer bringen die Leistung für Cryptogold

Quantencomputer hingegen sind auf die Quantenphysik angewiesen, um nicht nur 1 und 0 Bit, sondern auch unzählige Überlagerungen davon zu verarbeiten. Das macht die Verarbeitung der gleichen Informationen wesentlich kürzer. Nichtbinäre Überlagerungen von 0 und 1 werden als Qubits bezeichnet. Abgesehen davon, dass sie sehr mächtig sind, ist die Implikation für diese Rechenleistung in der Kryptographie, dass sie in der Lage Cryptogold wären, einen Quantenalgorithmus namens Shor’s Algorithmus auszuführen, einen Algorithmus, der 1994 formuliert wurde und das Integer-Faktorisierungsproblem, das Rückgrat der meisten Krypto-Währungskryptographien, lösen kann.

Auch wenn 2006 noch kein Quantencomputer praktisch gebaut wurde, waren einige Leute in der Kryptographie-Gemeinde bereits besorgt, und die Post-Quantum-Kryptographie-Konferenz (PQCrypto) findet seit 2006 statt, vor allem weil sie wussten, dass die Folgen des Quantencomputings in aktuellen Kryptographie-Systemen verheerend sein würden und sie Lösungen finden mussten.

Seit heute laufen die Entwicklungen im Bereich Quantencomputer schneller, als wir erwartet haben, während große Unternehmen, Regierungsstellen und Institutionen stark in sie investieren. Der erste „echte“ Supercomputer wurde 2016 von IBM mit einem Fünf-Qubit-Prozessor veröffentlicht. Er ist nicht viel leistungsfähiger als ein sehr leistungsfähiger Computer, aber er setzte einen roten Alarm, da er bewies, dass Quantencomputer tatsächlich aus Papier bestehen können. Letztes Jahr war ein sehr produktives Jahr für die Region, wie Sie in diesem MIT Technology Review of Practical Quantum Computer überprüfen können. Letzten Monat startete Google einen 72-Qubit-Computer, der die Quantenüberlegenheit erreichte (ein Quantencomputer, der so mächtig war, dass kein klassischer Supercomputer seine Leistung emulieren konnte).

Also, sollten wir uns wirklich Sorgen machen?

Jedes öffentlich-private Schlüssel-Kryptographie-System, das von Krypto-Währungen verwendet wird, ist tatsächlich durch Brute-Force-Angriffe zerbrechlich, da sie auf „lösbare“ Probleme angewiesen sind (Faktorisierung von ganzen Zahlen, um Primzahlen zu finden), obwohl dies selbst mit den leistungsfähigsten Supercomputern, die wir jetzt haben, nicht einmal annähernd machbar ist – es würde auf eine Menge an Rechenleistung und Energie angewiesen sein, die undenkbar ist).