Warum Quantencomputer die Kryptografie bedrohen
Asymmetrische Kryptografie nutzt einen Schlüssel zum Ver- und einen weiteren zum Entschlüsseln und funktioniert nach einem eleganten Prinzip: Eine mathematische Operation ist einfach durchzuführen, aber extrem schwer rückzurechnen, etwa die Multiplikation großer Primzahlen. Das Zurückrechnen auf die ursprünglichen Faktoren würde klassische Computer Millionen von Jahren kosten. Quantencomputer können das in Minuten erledigen. Der sogenannte Shor-Algorithmus macht es möglich: Er wurde bereits in den frühen 1990ern entwickelt, bislang fehlte aber die passende Hardware.
Diese Rechner entstehen gerade. IBM, Google und verschiedene Forschungsgruppen haben bereits Erfolge beim Einsatz des Shor-Algorithmus erzielt und die Entwicklung beschleunigt sich. Experten gehen davon aus, dass kryptografisch relevante Quantencomputer in fünf bis zehn Jahren verfügbar sein werden – zunächst in den Händen von Regierungen, Geheimdiensten und Großkonzernen.
Auch symmetrische kryptografische Verfahren, die denselben Schlüssel zum Ver- und Entschlüsseln von Informationen einsetzen, sind dann nicht mehr vollständig sicher: Grovers Algorithmus, ein Quantenalgorithmus, halbiert effektiv deren Schlüssellänge und damit ihre Stärke.
Die Konsequenz: Verschlüsselte Kommunikation wäre abhörbar, Dokumente und Identitäten könnten gefälscht werden, Industriespionage würde erheblich einfacher. Und niemand wird wissen, wer bereits über einen solchen Quantencomputer verfügt.
Die Lösung existiert bereits
Die gute Nachricht: Das Gegenmittel ist fertig. Post-Quanten-Kryptografie (PQC) bezeichnet Verfahren, die auf anderen mathematischen Grundlagen basieren – etwa gitterbasierter Kryptografie – und auch von Quantencomputern nicht gebrochen werden können. Sie laufen auf bestehender Hardware.
Das amerikanische Standardisierungsinstitut NIST hat nach einem mehrjährigen, offenen Auswahlprozess erste Algorithmen standardisiert: ML-KEM, ML-DSA und SLH-DSA. Mindestens zwei weitere sind in Vorbereitung. Das BSI empfiehlt darüber hinaus zusätzliche Verfahren. Die Landschaft ist noch in Bewegung, aber der Weg ist klar.
Was Unternehmen jetzt tun sollten
Was bedeutet das nun für Unternehmen? Viele Anwendungen wie Browser, Betriebssysteme oder gängige Kommunikationssoftware werden durch Updates der Hersteller auf PQC umgestellt. Nicht jedes Unternehmen muss also sofort alles umstellen. Trotzdem gibt es Bereiche, die direkt in der eigenen Verantwortung liegen.
Der erste Schritt ist ein Krypto-Inventory: ein strukturierter Überblick, welche kryptografischen Verfahren wo im Unternehmen eingesetzt werden. Das klingt aufwändiger als es ist und zahlt sich auch unabhängig von PQC aus. Wer weiß, welche Algorithmen wo laufen, kann bei neu entdeckten Schwachstellen schnell reagieren.
Bei der Priorisierung hilft ein Blick auf die zeitliche Dimension: Echtzeit-Anwendungen wie Logins sind erst dann gefährdet, wenn Quantencomputer tatsächlich verfügbar sind. Kritischer sind Daten, die heute bereits abgegriffen und später entschlüsselt werden können – Stichwort „Harvest now, decrypt later". Forschungs- und Entwicklungsdaten, vertrauliche Verträge oder langfristig sensible Informationen sollten daher prioritär betrachtet werden.
Worauf man sich einstellen muss
PQC-Algorithmen sind konzeptionell ausgereift, aber noch nicht so performant wie ihre Vorgänger. Schlüssel und Signaturen sind größer, Berechnungen aufwändiger. Auf normalen Rechnern ist das kaum spürbar. Eingebettete Systeme, Smartcards und Tokens mit begrenztem Speicher und Prozessorleistung stehen dagegen vor echten Herausforderungen: Welche PQC-Verfahren dort einsetzbar sein werden, ist teils noch offen.
Auch die Migration bestehender Infrastrukturen wie VPNs oder PKIs braucht Zeit, selbst wenn Hersteller-Updates bereitstehen. Upgrades, Tests, Prozessanpassungen: Das alles lässt sich nicht kurzfristig erledigen. Wer heute anfängt, sich einen Überblick zu verschaffen, hat morgen einen entscheidenden Vorsprung.
Post-Quanten-Kryptografie ist keine Zukunftsmusik mehr – sie ist die logische Antwort auf eine sich verändernde Bedrohungslage. Unternehmen müssen zwar nicht sofort alles umwerfen. Aber sie sollten wissen, wo sie stehen, welche Prozesse betroffen sind und wo Handlungsbedarf besteht. Wer jetzt eine solide Grundlage schafft, wird den Übergang deutlich entspannter gestalten können.
Autor: Dr. Markus von Detten, Senior Consultant PKI, achelos GmbH
