Das Forschen mit Quanten macht nicht nur den Geheimdienst nervös

Quanten-Computer: Nur ein Traum auf dem Papier?

Markus Henkel

Heute noch unknackbare Codes könnten für ihn eine Leichtigkeit sein. Er würde heutige Superrechner blass werden lassen und als Taschenrechner auf das Abstellgleis schieben. Die Rede ist vom so genannten Quanten-Computer: Eine noch theoretische Rechenmaschine mit unglaublichen Fähigkeiten, aber auch Einschnitten für den Geheimdienst.

Inhalt

• Große Leistung mit Tücken
• Die Schwierigkeit
• Rechenzeit: Lebenszeit des Weltalls
• Neuer Rechner: Die menschliche Anatomie

Seine Leistung macht Geheimdienste nervös

In der Praxis rechnet ein Quanten-Computer mit ganz anderen Größen. Zwar wird auch hier das Bit als kleinste Einheit verwendet, doch sind die Möglichkeiten in der Folge ganz andere. Während das klassische Byte, die nächstgrößere Einheit, 256 verschiedene Werte annehmen kann, verfügen Quantenbytes schon über 65.535 zum Großteil unabhängige Elemente. Quanten-Computer verwenden für ihre Berechnungen Atome und subatomare Partikeln als Übertragungseinheiten. Sie sind das Gedächtnis und die ausführende Recheneinheit in einem. Mit dieser Eigenschaft kann ein solcher Rechner parallel rechnen und hoch-wissenschaftliche Aufgaben übernehmen - wie etwa die Ent- und Verschlüsselung. Noch sind diese Möglichkeiten aber weitestgehend nur auf dem Papier möglich.

Quantenphysik: Noch ist es Theorie

Ob Einstein bei seiner Erklärung des photoelektrischen Effekts im Jahre 1905 damit rechnete, dass Geheimdienste Alarm schlagen würden, ist eher fraglich. Ging es bei diesem Phänomen doch lediglich um die Quantisierung der Energie, also wie Licht Energie in nur ganz geringen Mengen abgegeben wird, um Elektronen aus der Oberfläche herauszulösen. In der Quantenphysik spricht man hier aber vom Anfang des Quanten-Computer-Gedankens.

Doch sind es nicht die wissenschaftlichen Errungenschaften, die Geheimdienste auf den Plan rufen. Vielmehr geht es um die Möglichkeit, mit dem Quanten-Computer Verschlüsselungen zu knacken, die sie selbst in das ihrige Computer-System eingebunden haben. Auf der anderen Seite könnte eine Quanten-Maschine Codes mit Zahlenkolonnen bis zu 300 Dezimalstellen entwickeln, die von keinem Geheimdienst zu knacken wären.

Diese Sicherheitslücken und damit neuen Möglichkeiten für Hacker hat viele Finanz- und Geschäftssektoren beunruhigt. Für sie ist Vertraulichkeit und allgemeiner Schutz gegen Hacker entscheidend. Einige Gesellschaften haben jetzt schon damit begonnen, neue Verschlüsselungsarten, etwa die Quanten-Geheimschrift, als eine ultrasichere Weise anzubieten - obwohl diese erst nur wenige Institute umsetzen können.

Die Schwierigkeit

Warum ist es aber so schwer, einen Quanten-Computer zu bauen? Um darauf eine Antwort zu erhalten, muss noch einmal das QuBit ins Gedächtnis gerufen werden: Die tief greifende Funktion eines Quantenrechners beschreibt die Verbindung dieser QuBits: Diese notwendige Verknüpfung ist der Grund, warum es bisher noch nicht gelungen ist, einen solchen Rechner zu konstruieren. Die QuBit-Zustände und deren ständige Wechselwirkungen reagieren äußerst empfindlich auf Störungen von außen. In den meisten Versuchen sind diese Zustände bereits nach kurzer Zeit zerstört und der Rechner damit unbrauchbar.

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