Warum stellt Quantencomputing ein Risiko für die Krypto-Welt dar?

Während Kryptowährungen wie Bitcoin und Ethereum weiterhin die Finanzwelt verändern, taucht eine neue Technologie auf, die ihre Grundfesten bedrohen könnte: das Quantencomputing. Quantencomputer befinden sich zwar noch in einem frühen Entwicklungsstadium, haben jedoch das Potenzial, die Art und Weise, wie wir digitale Währungen schützen, vollständig zu revolutionieren.

Wenn Sie sich schon einmal gefragt haben, wie Quantencomputing den Kryptomarkt beeinflussen könnte, sind Sie nicht allein.

Was genau ist Quantencomputing?

Um zu verstehen, wie Quantencomputing den Kryptomarkt beeinflussen kann, müssen wir zunächst wissen, was es ist. Herkömmliche Computer, die wir täglich nutzen, verarbeiten Daten in Bits — also entweder 0 oder 1. Quantencomputer hingegen nutzen Quantenbits, oder Qubits, die dank Superposition in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren können. Dadurch sind Quantencomputer extrem leistungsfähig beim Lösen komplexer Probleme, insbesondere solcher, für die klassische Computer Millionen Jahre benötigen würden.

Ein herkömmlicher Computer benötigt beispielsweise viel Zeit, um Probleme wie die Zerlegung großer Zahlen in Faktoren zu lösen. Quantencomputer können diese großen Zahlen mithilfe von Algorithmen wie dem Shor-Algorithmus jedoch deutlich schneller zerlegen. Warum ist das relevant? Weil viele der Verschlüsselungsmethoden, die heute Kryptowährungen sichern, auf mathematischen Problemen beruhen, die nur für Quantencomputer lösbar erscheinen.

Wie Quantencomputer Kryptowährungen bedrohen könnten

Kryptowährungen basieren auf komplexen Verschlüsselungsverfahren, um Transaktionen und Wallets abzusichern. Diese Verfahren sind mit klassischen Computern kaum zu knacken, aber ein leistungsfähiger Quantencomputer könnte sie leicht brechen. Hier erfahren Sie, wie:

1. Kompromittierung der Public-Key-Verschlüsselung:
   • Bei einer Krypto-Transaktion nutzen Sie Ihren privaten Schlüssel zur Signatur, während Ihr öffentlicher Schlüssel zur Verifizierung genutzt wird. Das gesamte System basiert darauf, dass es unmöglich sein sollte, den privaten Schlüssel aus dem öffentlichen Schlüssel (der für alle sichtbar ist) zu berechnen.
   • Quantencomputer mit dem Shor-Algorithmus können jedoch große Zahlen extrem schnell faktorisieren. Das bedeutet, sie könnten den privaten Schlüssel in einem Bruchteil der Zeit aus dem öffentlichen Schlüssel ableiten, die ein klassischer Computer benötigen würde.
   • RSA-Verschlüsselung, die in einigen Krypto-Systemen verwendet wird, basiert auf der Annahme, dass das Faktorisieren großer Zahlen nahezu unmöglich ist. Mit Quantencomputern wird dies jedoch deutlich einfacher. Wenn Quantencomputer dazu in der Lage sind, könnten sie potenziell Kryptowährungen stehlen, indem sie lediglich den öffentlichen Schlüssel kennen.
2. Störung der Blockchain-Sicherheit:
   • Blockchains, die Technologie hinter Kryptowährungen, beruhen auf kryptografischen Signaturen zur Bestätigung von Transaktionen. Diese Signaturen werden mit dem privaten Schlüssel erstellt; wird diese Signatur gebrochen, könnte jemand Transaktionen manipulieren oder fälschen.
   • Quantencomputer könnten digitale Signaturen fälschen und so im Blockchain-System Chaos verursachen, weil sie die Manipulation oder Fälschung von Transaktionen vereinfachen. Das würde das grundlegende Vertrauen in Kryptowährungen erschüttern.
3. Die „Jetzt ernten, später entschlüsseln“-Bedrohung:
   • Auch wenn Quantencomputer aktuell noch nicht leistungsfähig genug sind, um Krypto-Verschlüsselung zu brechen, könnten Angreifer heute verschlüsselte Daten speichern und warten, bis Quantencomputer entwickelt werden, um diese später zu entschlüsseln. Das ist die „Harvest Now, Decrypt Later“-Bedrohung.
   • Stellen Sie sich vor, jemand fängt heute Ihre Krypto-Transaktion ab. Die verschlüsselten Daten können gesammelt und dann, sobald leistungsfähige Quantencomputer verfügbar sind, entschlüsselt werden – wodurch Ihre Vermögenswerte gestohlen werden könnten.

Aktuelle Leistungsfähigkeit von Quantencomputern vs. Krypto

Wie nah sind wir also daran, dass Quantencomputer tatsächlich Krypto-Verschlüsselung knacken? Glücklicherweise ist die Technologie noch nicht so weit. Trotz großer Fortschritte verfügen die leistungsstärksten Quantencomputer heute nur über einige Dutzend Qubits (Einheiten quantenmechanischer Information) und sind aufgrund von Umwelteinflüssen noch sehr fehleranfällig.

Um die aktuellen Verschlüsselungsverfahren zu brechen, bräuchte es Hunderte oder sogar Tausende stabiler Qubits, und Forscher schätzen, dass dies noch 5 bis 15 Jahre entfernt ist. Dennoch sollte man sich nicht in Sicherheit wiegen – der Fortschritt verläuft rasant, und Vorsicht ist besser als Nachsicht.

Was steht auf dem Spiel?

Betrachten wir einige Zahlen, um das Risiko greifbar zu machen. Bitcoin nutzt beispielsweise die Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) für die Transaktionsverifizierung. Die Sicherheit dieser Verschlüsselung beruht auf der Schwierigkeit des elliptischen Kurven-Diskreten-Logarithmus-Problems (ECDLP). Quantencomputer können mit ihrer Fähigkeit, Berechnungen exponentiell schneller auszuführen, dieses Problem jedoch in kurzer Zeit lösen.

Ein kurzer Überblick, was ein Quantencomputer potenziell tun könnte:

• Brechen von Bitcoins ECDSA:
  Die Sicherheit von Bitcoin basiert aktuell auf einem 256-Bit-Schlüssel. Kann ein Quantencomputer den Shor-Algorithmus ausführen, könnte die Sicherheit eines 256-Bit-Schlüssels auf gerade einmal 128 Bit reduziert werden – nach wie vor schwierig zu knacken, aber nicht unmöglich mit genügend Rechenleistung.
• Bitcoin-Adressen:
  Ältere Bitcoin-Adressen (wie Pay-to-PubKey (P2PK)) geben den öffentlichen Schlüssel direkt preis. Das macht sie besonders anfällig, da ein Quantencomputer mit dem Shor-Algorithmus den privaten Schlüssel ableiten und die in diesen Adressen gespeicherten Bitcoins stehlen könnte. Schätzungen zufolge könnten so etwa 2 Millionen Bitcoins (rund 40 Milliarden US-Dollar) bedroht sein, wenn Quantencomputer heute schon so leistungsfähig wären.

Was wird getan, um Krypto zu schützen?

Die gute Nachricht: Die Krypto-Branche bleibt nicht untätig. Entwickler und Forscher bereiten sich bereits auf den Tag vor, an dem Quantencomputer Verschlüsselung brechen können. Einige Maßnahmen sind:

1. Post-Quanten-Kryptografie (PQC):
   Die Kryptowährungs-Community arbeitet an quantenresistenten Algorithmen. Ziel ist es, bestehende Verschlüsselungsmethoden durch neue, sichere zu ersetzen, die auch Quantencomputern standhalten. Das National Institute of Standards and Technology (NIST) testet und wählt hierzu neue kryptografische Verfahren aus, die Quantenangriffen standhalten können.
   1. Lattice-basierte Kryptografie setzt sich immer mehr durch, da man ihr Quantenresistenz zuschreibt.
   2. Bereits in Betracht gezogene Lösungen sind beispielsweise hash-basierte digitale Signaturen und lattice-basierte Verschlüsselung, die beide als sicher gegenüber Quantenangriffen gelten.
2. Hybride Systeme:
   Einige Krypto-Projekte untersuchen hybride Ansätze, bei denen klassische und quantenresistente kryptografische Algorithmen kombiniert werden. Das würde einen reibungslosen Wechsel in eine quantensichere Zukunft ermöglichen, ohne das System für aktuelle Nutzer zu stören.
3. Umstieg auf quantensichere Adressen:
   Kryptowährungen wie Bitcoin passen Wallet-Formate an, um sie widerstandsfähiger gegenüber Quantenbedrohungen zu machen. Zum Beispiel sind Adressen, die den öffentlichen Schlüssel verbergen (wie Pay-to-PubKeyHash (P2PKH)), sicherer als solche, die ihn direkt offenlegen.
4. Quantum Key Distribution (QKD):
   Diese Technologie nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik, um Schlüssel gegen Abhören abhörsicher zu übertragen. Obwohl sie noch in den Anfängen steckt, könnte QKD zukünftig in Kryptowährungen integriert werden und so unknackbare Verschlüsselungskanäle schaffen.

Die Zukunft von Krypto in einer Quantenwelt

Es ist offensichtlich, dass Quantencomputing eine große Bedrohung für Kryptowährungen darstellt. Aber das bedeutet nicht zwangsläufig das Aus – mit dem Fortschritt der Quantentechnologie entwickelt sich auch die Krypto-Branche weiter, um einen Schritt voraus zu bleiben. Es bleibt noch Zeit zur Vorbereitung, doch Entwickler und Nutzer sollten sich der potenziellen Risiken stets bewusst sein.

Letztlich zeigt das Quantencomputing, wie wichtig Sicherheit im digitalen Zeitalter ist. Kryptowährungen verlassen sich auf komplexe Mathematik, um ihre Netzwerke zu schützen, und mit der Weiterentwicklung der Quantencomputer müssen auch neue Lösungen gefunden werden.

Für Nutzer und Investoren ist es entscheidend, informiert zu bleiben und bereit zu sein, sich neuen quantensicheren Lösungen anzupassen. Der Weg zu einer quantensicheren Krypto-Welt mag lang sein, aber er ist notwendig und lohnt sich.