Quantencomputer und Bitcoin-Sicherheit: Googles Durchbruch beschleunigt die Bedrohung.

Das Aufkommen des Quantencomputings ist seit langem ein Thema, das sowohl Begeisterung als auch Besorgnis innerhalb der Cybersicherheits- und Kryptowährungsgemeinschaften hervorruft. Während sein Potenzial, die Datenverarbeitung zu revolutionieren, immens ist, wächst die Befürchtung hinsichtlich seiner Fähigkeit, bestehende kryptografische Standards zu kompromittieren. Jüngste Forschungsergebnisse von Google deuten darauf hin, dass der Zeitrahmen, in dem Quantencomputer eine erhebliche Bedrohung für weit verbreitete Verschlüsselung, einschließlich derjenigen, die Bitcoin zugrunde liegt, darstellen könnten, viel kürzer sein könnte als zuvor angenommen und deutlich weniger Rechenressourcen erfordert als ursprüngliche Schätzungen.

Beschleunigte Quantenfähigkeiten

Googles Forscher haben Fortschritte erzielt bei der Demonstration, wie viel effizienter Quantencomputer bei der Lösung komplexer kryptografischer Probleme werden könnten. Zuvor wurde geschätzt, dass die Faktorisierung einer 2048-Bit-RSA-Ganzzahl, einem gängigen Standard zur Sicherung digitaler Kommunikation und Vermögenswerte, Millionen von Qubits über mehrere Stunden hinweg erfordern würde. Craig Gidney, ein Quantenforschungswissenschaftler bei Google, hat diese Prognose jedoch erheblich revidiert. Seine aktualisierte Analyse deutet darauf hin, dass ein Quantencomputer, ausgestattet mit weniger als einer Million „rauschbehafteter“ Qubits, diese Leistung in weniger als einer Woche vollbringen könnte. Dies stellt eine bemerkenswerte 20-fache Reduzierung der erforderlichen Qubit-Anzahl im Vergleich zu früheren Vorhersagen dar.

Dieser Effizienzsprung ist nicht nur theoretisch. Im Dezember 2024 stellte Google einen neuen Quantencomputer-Chip namens Willow vor und behauptete, er habe das Potenzial, die Sicherheit von Bitcoin innerhalb von nur zwei Tagen zu knacken. Das Unternehmen erklärte, Willow könne Probleme in fünf Minuten lösen, für die traditionelle Supercomputer Septillionen von Jahren bräuchten. Solche Aussagen führten zu erheblichen Spekulationen unter Kritikern, dass Willows Rechenleistung die Hash-Rate von Bitcoin schnell überwältigen könnte, was möglicherweise zu einem Umschreiben der Blockchain oder sogar zur Kompromittierung früher Bitcoin-Wallets führen könnte.

Innovationen treiben den Durchbruch voran

Google führt diese beschleunigten Fähigkeiten auf Fortschritte in zwei Schlüsselbereichen zurück: verbesserte Algorithmen und intelligentere Fehlerkorrektur. An der algorithmischen Front entdeckten Forscher Methoden, um modulare Exponentiationen – eine rechenintensive Aufgabe, die für viele Verschlüsselungsprozesse zentral ist – doppelt so schnell durchzuführen. Diese Optimierung reduziert die Rechenlast erheblich.

Ebenso entscheidend sind die Innovationen in der Fehlerkorrektur. Dem Google-Team gelang es, die Dichte von logischen Qubits im selben physischen Raum zu verdreifachen, indem es eine zusätzliche Fehlerkorrekturschicht integrierte. Dies ermöglicht effektivere Quantenoperationen mit bestehender Hardware. Darüber hinaus setzten sie eine Technik namens „Magic State Cultivation“ ein, die die Stärke und Zuverlässigkeit spezifischer Quantenbestandteile namens T-Zustände verbessert. Diese Technik ermöglicht es Quantencomputern, komplexe Aufgaben effizienter auszuführen, Ressourcen zu schonen und den für grundlegende Quantenoperationen erforderlichen physischen Arbeitsbereich zu minimieren.

Auswirkungen auf die Kryptowährungssicherheit

Die Sicherheit von Bitcoin basiert auf der Elliptic-Curve-Kryptographie (ECC), die auf mathematischen Prinzipien analog zu denen von RSA basiert. Wenn Quantencomputer die RSA-Verschlüsselung erheblich schneller knacken können als bisher angenommen, folgt logischerweise, dass sich der Sicherheitszeitrahmen für ECC-basierte Systeme, einschließlich Bitcoin, ebenfalls drastisch verkürzt. Dies unterstreicht die Dringlichkeit für die Kryptowährungsgemeinschaft, post-quanten-kryptografische Lösungen in Betracht zu ziehen.

Reaktion der Industrie und proaktive Maßnahmen

Die potenzielle Bedrohung durch Quantencomputing bleibt nicht unbemerkt. Ein Quantencomputing-Forschungskollektiv, Project 11, hat sogar eine Belohnung ausgesetzt für jeden, der in der Lage ist, eine vereinfachte Version der Bitcoin-Kryptographie mittels eines Quantencomputers zu brechen. Während ihre aktuellen Tests deutlich kleinere Schlüssel (1 bis 25 Bit im Vergleich zu Bitcoins 256-Bit-Verschlüsselung) umfassen, zielt die Initiative darauf ab, die reale Dringlichkeit der Quantenbedrohung zu bewerten.

Google selbst hat bereits begonnen, proaktive Maßnahmen zu ergreifen, indem es seinen internen Datenverkehr und über Chrome übertragene Daten mit Post-Quanten-Kryptographie-Standards wie ML-KEM verschlüsselt, sobald diese verfügbar waren. Das National Institute of Standards and Technology (NIST) hat zuvor eigene Post-Quanten-Kryptographie-Standards veröffentlicht, die eine schrittweise Abschaltung anfälliger Systeme nach 2030 empfahlen. Googles jüngste Forschung legt jedoch nahe, dass dieser Zeitplan angesichts des raschen Fortschritts der Quantenfähigkeiten erheblich beschleunigt werden muss.

Auch andere wichtige Akteure im Technologie- und Forschungsbereich treiben die Entwicklung voran. IBM plant in Zusammenarbeit mit der Universität Tokio und der Universität Chicago, bis 2030 einen 100.000-Qubit-Quantencomputer zu entwickeln. Ähnlich zielt Quantinuum darauf ab, bis 2029 einen „vollständig immunen“ Quantencomputer zu liefern. Diese Entwicklungen unterstreichen ein kollektives Verständnis, dass, auch wenn die unmittelbare Bedrohung möglicherweise noch nicht da ist, die Entwicklung des Quantencomputings ernsthafte Überlegungen und proaktive Anpassungen für die Zukunft der digitalen Sicherheit erfordert.

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