Quantencomputer mit eigenen Waffen schlagen: Quantensichere Verschlüsselung am KIT
Quantencomputer gelten als eine der revolutionärsten Technologien unserer Zeit. Sie versprechen enorme Rechenleistungen, die klassische Computer um ein Vielfaches übertreffen. Doch diese Entwicklung birgt auch Risiken: Aktuelle Verschlüsselungsverfahren, etwa beim Online-Banking oder in Messenger-Diensten, könnten mit Quantencomputern in kürzester Zeit geknackt werden.
Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) arbeiten deshalb gemeinsam mit Partnern an neuen Lösungen – sogenannten quantensicheren Verschlüsselungsverfahren.
Warum Quantencomputer eine Gefahr für Sicherheit sind
Das Herzstück heutiger Online-Sicherheit sind asymmetrische Verschlüsselungsverfahren. Dabei wird mit einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel gearbeitet. Für klassische Computer ist es praktisch unmöglich, den privaten Schlüssel aus dem öffentlichen zu berechnen – es würde Milliarden Jahre dauern.
Quantencomputer hingegen nutzen Algorithmen wie den Shor-Algorithmus, der es erlaubt, große Zahlen effizient in Primfaktoren zu zerlegen. Damit könnten sie die gängigen Verfahren aushebeln – und Kommunikation im Netz wäre ungeschützt.
Die Lösung: Quanten gegen Quanten
Das Ziel lautet: den Quantencomputer mit seinen eigenen Waffen schlagen. Forschende setzen dabei auf den Quantenschlüsselaustausch (Quantum Key Distribution, QKD).
Die Idee: Geheimschlüssel werden über Quantenzustände übertragen. Sobald ein Angreifer versucht mitzulesen, verändert er den Zustand – und wird sofort enttarnt. So lässt sich verhindern, dass Dritte an vertrauliche Daten gelangen.
KIT-Erfolg in München: Schlüsselübertragung mit Standard-Hardware
Ein Forschungsteam des KIT war 2025 an einem Durchbruch an der Ludwig-Maximilians-Universität München beteiligt: Dort gelang die Übertragung eines quantensicheren Schlüssels über Glasfaserkabel mit handelsüblichen elektronischen Komponenten.
Der Clou: Statt teurer Laborgeräte nutzten die Forschenden weit verbreitete Telekommunikationshardware, ergänzt durch kleine Zusatzmodule. Das macht die Technologie kompakt, kostengünstig und marktreif.
Herausforderung: Fehlerkorrektur und Reichweite
Ein zentrales Problem ist die Übertragungsqualität. Photonen, die durch Glasfaser geschickt werden, können absorbiert werden. Klassische Signalverstärker zerstören jedoch Quantenzustände.
Hier kommt die Fehlerkorrektur des KIT ins Spiel: Algorithmen gleichen Übertragungsfehler adaptiv aus – unabhängig von der Länge der Glasfaserstrecke. Damit lässt sich die Schlüsselrate optimieren und Abhörversuche bleiben wirkungslos.
Aktuell liegt die Reichweite bei etwa 60–70 Kilometern. Künftig sollen Systeme an Knotenpunkten des Glasfasernetzes installiert werden, um weltweite Kommunikation zu sichern.
Perspektive: Doppelte Sicherheit für die Zukunft
Neben quantenbasierten Verfahren werden parallel auch mathematisch basierte Post-Quantum-Verfahren entwickelt. Wahrscheinlich wird es eine Kombination aus beiden Ansätzen geben – für maximale Sicherheit.
Damit zeigt die Forschung am KIT: Die Bedrohung durch Quantencomputer ist real, doch es gibt Lösungen, um die digitale Kommunikation der Zukunft sicher zu machen.
