Die Zukunft des Rechnens ist die Quantentechnologie. Aber was ist der Unterschied zu aktuellen digitalen Technologien? Es basiert auf Transistoren, die zwei Informationszustände kennen – Null und Eins. Diese Information wird als Bit (Binärziffer) bezeichnet. Quantencomputer arbeiten auf Qubits, die mehr als eine Information tragen können und miteinander quantenverschränkt, sozusagen vernetzt sind und somit noch mehr Information tragen. Somit erfordert die gleiche Menge an Informationen weniger Qubits als Bits. In der Praxis bedeutet das zum Beispiel: Wenn ein sehr schneller Computer alle sehr guten Passwortkombinationen (mit 95 möglichen Zeichen) in etwas mehr als 14 Monaten Rechenzeit ausprobieren kann, würde ein Quantencomputer je nach Leistung nur Bruchteile davon benötigen eine Sekunde, um es zu tun.

Was sind Quantencomputer im Kontext digitaler Sicherheit?

Aufgrund der unvorstellbaren Rechenleistung von Quantencomputern sind heutige passwortbasierte Sicherheitsarchitekturen praktisch nicht existent. Jedes mögliche binäre Passwort kann fast sofort erkannt werden. Und damit auch drinnen Deutschland Ministerien, Wissenschaft und Unternehmen arbeiten an einer Sicherheitsarchitektur, die mit Quantentechnologien kompatibel wäre. Zwei Beispiele aus Wirtschaft und Wissenschaft.

ZQE an der Technischen Universität München (TUM)

Am 24. Januar 2023 fand die sogenannte Addition statt – ein Festakt zum Abschluss des Baus des interdisziplinären „Zentrums für Quantenengineering“ (ZQE) an der TUM. Hinzufügung bedeutet, dass der Körper und das Dach des Gebäudes bereits fertiggestellt sind; ab 2024 werden hier mehr als 100 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Quantentechnologien forschen. Laut dem Physiker Christian Pfleiderer, Dozent für Topologie korrelierter Systeme und geschäftsführender Direktor des ZQE, besteht eine wichtige Aufgabe darin, „abhörsichere Kommunikationsverfahren unter Nutzung der bestehenden Telekommunikationsinfrastruktur zu realisieren“.

Ingenieurbüro Trumpf und seine Gründung

Die Verschlüsselung im Zeitalter der Quantentechnologie ist auch ein Wettlauf zwischen Entschlüsselung und Verschlüsselung angesichts der schieren Geschwindigkeit der Datenverarbeitung. Deshalb investierte das global agierende schwäbische Maschinenbauunternehmen Trumpf kürzlich in ein Start-up namens Quside, dessen photonischer Chip Nachrichten auch für Quantencomputer sicher verschlüsselt. Aber auch an der Entwicklung des Quantencomputings selbst arbeitet Trumpf mit seinem Start-up Qant. Qant soll einen Quantencomputer mit photonischem Ansatz entwickeln, also einen, der Rechenprozesse mit Licht durchführt. Im Erfolgsfall ist der Vorteil messbar: Dieser Rechner bräuchte keine aufwendige Kühlung, die sonst nötig wäre. Im vergangenen Jahr erhielt ein von Qant geführtes Konsortium vom Bundesforschungsministerium 42 Millionen Euro für die Entwicklung eines Quantencomputerchips „made in Germany“.

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