Wie sich die Kryptowelt auf das Quantencomputing vorbereitet, erklärt

1. Was ist Quantencomputer?
Quantum Computing ist eine neue Methode zur Datenverarbeitung und Problemlösung, die sich vom klassischen Computing unterscheidet, das in alltäglichen Geräten weit verbreitet ist.

Quantencomputer, die zeitweise als physische Unmöglichkeit abgetan wurden, sind im letzten Jahrzehnt vom Bereich “Wenn” zum Bereich “Wann” übergegangen. Um dies ins rechte Licht zu rücken, werden einige Berechnungen, die bisher aufgrund ihrer Inkompatibilität mit herkömmlichen Computern als funktional unmöglich angesehen wurden, für Quantencomputer nur noch eine Frage der Zeit.

Derzeit werden die kryptografischen Funktionen von Blockchains als sicher angesehen, da für deren Aufhebung massive Rechenressourcen erforderlich wären, die mit klassischen Computern nicht erreicht werden können. Ein Quantencomputer wäre jedoch in der Lage, diese Art von kryptografischem Schutzschild innerhalb weniger Tage zu durchbrechen.

Während diese Bedrohung erst jetzt theoretisch ist, kann sie in etwa einem Jahrzehnt eintreten.

Die Idee hinter Quantencomputern ist es, die Grenzen traditioneller Computer zu überschreiten, indem die Quantenmechanik genutzt wird – ein Gebiet in der Physik, das die Verhaltensweisen und Gesetze auf subatomarer Ebene beschreibt.

Quantenphänomene sind nicht leicht zu erfassen, da sie im Vergleich zur klassischen Mechanik völlig anderen Gesetzen unterliegen. Wie der Nobelpreisträger Richard Feynman einmal sagte: “Wenn Sie glauben, die Quantenmechanik zu verstehen, dann tun Sie das nicht.”

Denken Sie darüber nach: Subatomare Teilchen können an mehreren Orten gleichzeitig existieren – Überlagerung genannt -, sich zeitlich vorwärts oder rückwärts bewegen und sich sogar durch sogenannte Verwicklungen teleportieren. Quantencomputer wollen von diesen Science-Fiction-Eigenschaften profitieren.

Während die Transistoren klassischer Computerprozessoren mit Bits arbeiten, die entweder eine Null oder eine Eins codieren, verwenden Quantencomputer sogenannte Quantenbits oder Qubits. Letztere können eine Null und eine Eins in zwei verschiedene Zustände codieren sowie ihre „Überlagerung“ und „Verschränkung“ nutzen. Mit anderen Worten, Qubits ermöglichen die gleichzeitige Durchführung einer Vielzahl von Berechnungen.

Heute sind die US-amerikanischen Technologiegiganten IBM und Google die führenden Anbieter von Quantencomputern. Intel und Microsoft kommen als ernsthafte Konkurrenten. Amazon ist auch sehr daran interessiert, der Liga beizutreten. Vor kurzem gab der E-Commerce-Gigant bekannt, dass er Quantencomputer als Service auf seinen AWS-Servern bereitstellt.

Google hat kürzlich sogar behauptet, es habe die Quantenüberlegenheit erreicht, einen Meilenstein im Quantencomputer, bei dem ein Quantengerät ein Problem lösen kann, das typische Computer nicht können.

2. Ist Quantencomputer eine Bedrohung für die Blockchain?
Die kurze Antwort lautet ja, aber es gibt Nuancen zu berücksichtigen.

Erstens ist Quantencomputer keine Bedrohung für die Blockchain als Konzept an sich, sondern für die Projekte, die diese Technologie verwenden. Während heutige Quantencomputer Blockchains und ihre zugrunde liegende Kryptographie nicht brechen können, sind größere am Horizont tatsächlich eine Bedrohung und müssen vorbereitet werden.

Während kommende Quantencomputer möglicherweise die Kryptographie heutiger Blockchains durchbrechen können, kann diese Bedrohung auf Null reduziert werden, wenn die Welt quantenresistente Blockchains und sogar verteilte Hauptbuchtechnologien einsetzt, deren Knoten auf Quantencomputern basieren.

3. Welche Kryptoalgorithmen und Blockchains sind durch Quantencomputer bedroht?
Leistungsstarke Quantencomputer können eine Bedrohung für alle Blockchains darstellen, die auf dem ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) basieren, einschließlich Bitcoin und Ethereum.

ECDSA ist zum Goldstandard bei der Erstellung von Schlüsseln unter dem kryptografischen System mit öffentlichen Schlüsseln geworden, das zum Signieren von Transaktionen in den meisten Blockchains verwendet wird. Mit diesem System können wir einen zufälligen privaten 256-Bit-Schlüssel und einen abgeleiteten öffentlichen Schlüssel erstellen, die wir mit Dritten teilen können. Es ist dann kaum möglich, den privaten Schlüssel zu finden, der den öffentlichen Schlüssel generiert hat, aber Quantencomputer können einen Algorithmus verwenden, um die mathematische Beziehung zwischen einem öffentlichen Schlüssel und einem privaten Schlüssel zu entschlüsseln und so den privaten Schlüssel aufzudecken und zu gefährden.

Bitcoin (BTC) stellt den ersten praktischen Anwendungsfall der Blockchain dar und ist immer noch die dominanteste Kryptowährung auf dem Markt. Die Tatsache, dass Bitcoin zum Mainstream geworden ist und viele institutionelle Investoren angezogen hat, macht es zum ersten Kandidaten unter den digitalen Währungen, der vor potenziellen Bedrohungen, einschließlich Quantencomputern, geschützt ist.

Während Bitcoin 2017 auf sein Rekordhoch explodierte, untersuchten Divesh Aggarwal von der National University of Singapore und seine Kollegen die Bedrohung von Bitcoin durch Quantencomputer. Sie gehörten zu den Ersten, die zu dem Schluss kamen, dass die Gefahr unmittelbar bevorsteht.

“Das von Bitcoin verwendete Signaturschema für elliptische Kurven ist viel gefährdeter und könnte bereits 2027 von einem Quantencomputer vollständig zerstört werden”, so die Autoren.

Dennoch scheinen die Quantentechnologien schneller zu expandieren als bisher erwartet. Vor kurzem gab Google bekannt, dass es die „Quantenüberlegenheit“ erreicht hat, was darauf hindeutet, dass es einen Computer gebaut hat, der in der Lage ist, Mathematik zu lösen

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