Bits vs Qubits - Ein Quantensprung für die Rechenleistung?
Neue Medikamente entwickeln, die Künstliche Intelligenz voranbringen, langfristige Wettervoraussagen: All das könnten Quantencomputer durch ihre schnelle Rechenleistung erzielen. Deshalb treiben Forschung und Großkonzerne die Entwicklung voran. Quantencomputer können in einer beeindruckend kürzeren Zeit digitale Verschlüsselungen knacken, die heute noch state-of-the-art sind. Deshalb interessieren sich nicht nur Geheimdienste und Militär für diese Technologie, sondern auch Cyber-Kriminelle. Letztere merken sich jetzt schon lohnende Ziele vor, um sofort zuschlagen zu können, wenn die Zeit reif ist.
Wissenschaftler fiebern dem Einsatz von Quantencomputern entgegen. Verständlich, denn die Leistungsfähigkeit eines normalen PCs zu der eines Quantencomputers entspricht etwa der eines Dreirads zu der eines Raketenfahrzeugs.
Was macht Quantencomputer so schnell?
Traditionelle Computer arbeiten mit Bits. Ein Bit kennt zwei Zustände: 1 (Strom an) oder 0 (Strom aus).
Quantencomputer dagegen arbeiten mit Qubits, die aus Quanten gebildet werden. Das sind kleinstmögliche Teilchen, also z.B. Neutronen, Elektronen oder Photonen. Ihr Vorteil: Neben dem Zustand 1 oder 0 können sie gleichzeitig 1 und 0 sein. Und theoretisch noch unendlich viele Zustände dazwischen. Ein beliebter Vergleich ist der mit einer Münze. Als Bit zeigt sie Kopf oder Zahl. Als Qubit dagegen wurde sie gerade hochgeworfen und dreht sich so schnell um sich selbst, dass sie in mehreren Zuständen gleichzeitig sein kann. Die Quantenphysik nennt diesen Zustand „Superposition“. Dadurch können Quantenbits mehr Daten gleichzeitig darstellen und verarbeiten als „normale“ Bits.
Damit nicht genug. Die Quanten können sich zusätzlich miteinander vernetzen. Beim Laden mit Informationen wird ein Qubit in einen anderen Zustand gebracht. Dabei ändert sich auch der Zustand der mit ihm vernetzten Qubits. Da dies mit Überlichtgeschwindigkeit passiert, rechnet ein Quantencomputer überlichtschnell.
Qubits – (k)eine coole Sache
Doch es gibt einen großen Haken. Die superschnellen Qubits sind immer in Bewegung und schlecht zu steuern. Ruhig sind sie nur, wenn sie auf den absoluten Nullpunkt gekühlt (-273,15°C) werden. Das dauert mehrere Tage. Um sie auf dieser Temperatur zu halten, sind riesige Kühlanlagen und Energie notwendig.
Gleichzeitig sind Qubits empfindlich und müssen gegen Erschütterungen oder elektrische und magnetische Felder abgeschirmt werden. Und auch beim Programmieren müssen neue Wege gefunden werden, da Quanten ganz eigenen Gesetzen gehorchen.
Es liegen also noch Jahre der Forschung vor uns, bevor erste Quantencomputer außerhalb von Forschungs- oder Rechenzentren zum Einsatz kommen.
Des einen Freud, des anderen Leid
Auch wenn Quantencomputer noch keine Bedrohung für die Datensicherheit darstellen, sollte man sich jetzt schon darauf vorbereiten. Identifizieren Sie wichtige Systeme, die auf neue Verschlüsselungsarten umgestellt werden müssen. Prüfen Sie die Ergebnisse regelmäßig auf Vollständigkeit, um bei Bedarf schnell agieren zu können. Auch das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hat bereits Handlungsempfehlungen veröffentlicht.
Auch wir beobachten natürlich die Marktentwicklung ganz genau, um unser Zertifikatsmanagement-Tool essendi xc fit zu halten und es zeitnah an die neuen Technologien anzupassen.
