.svg)
Das Quantencomputing wird eine sicherere Welt ermöglichen
Die heutige Medienberichterstattung über die Rolle des Quantencomputers im Bereich der Cybersicherheit ist überwiegend negativ, da Quantencomputer die heutigen Verschlüsselungsstandards überflüssig machen werden, so dass ein Großteil unserer Daten entschlüsselt werden könnte. Dies ist zwar eine berechtigte Sorge, aber eine, der man begegnen kann und auch wird. Stattdessen ist es nun an der Zeit, über diese grundlegende Analyse des Quantencomputers hinauszugehen und sich auf das positive Potenzial dieser Technologie zur Verbesserung unserer Privatsphäre, Sicherheit und unseres Schutzes zu konzentrieren.
Anlass zur Sorge
Zunächst ist es wichtig zu verstehen, wie sich das Quantencomputing auf die Verschlüsselung auswirken wird. Seit Jahrzehnten ist der RSA-Verschlüsselungsalgorithmus das Standardsystem für die sichere Übertragung von Daten. Klassische Computer können RSA entschlüsseln, aber das dauert astronomisch lange.
Im Jahr 1994 entwickelte der amerikanische Mathematiker Peter Shor einen Quantenalgorithmus, mit dem die RSA-Verschlüsselung wesentlich schneller geknackt werden konnte. Die derzeitigen Quantencomputer sind nicht leistungsfähig genug, um Shors Algorithmus auszuführen, aber die Technologie entwickelt sich rasant. Die Schätzungen variieren, aber ein Quantencomputer, der den Algorithmus ausführen kann, könnte in 10 Jahren fertig sein - wenn nicht früher.
In Anbetracht dieses Zeitrahmens können die meisten Formen verschlüsselter Daten und Kommunikation, z. B. E-Mails oder Pläne für ein kurzfristiges Projekt, noch sicher mit RSA verschlüsselt werden. Heutige Daten, die auch in zehn oder mehr Jahren noch von Bedeutung sein werden - z. B. Finanzdaten, medizinische Daten oder Regierungsdaten - sind jedoch weniger sicher. Kriminelle Akteure oder feindliche Nationen könnten verschlüsselte Dateien jetzt auslesen und herunterladen, um sie später zu entschlüsseln, sobald die Technologie dafür bereit ist.
Finanzinstitute, große Organisationen und Regierungen sind zu Recht besorgt über die Anfälligkeit von RSA, aber viele haben bereits Schritte unternommen, um dieses Problem zu lösen, indem sie ihre Verschlüsselungsprotokolle überprüfen und ändern. So hat die US-Regierung im vergangenen Jahr Regierungsbehörden angewiesen, ihre Systeme zu überprüfen, um festzustellen, welche RSA verwenden, und einen Zeitplan für die Umstellung auf quantenresistente Kryptografie festzulegen. In der Zwischenzeit haben Forscher bereits intensiv an der Entwicklung quantensicherer Verschlüsselungsstandards gearbeitet, von denen einige auf der Quantentechnologie basieren werden. Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) hat die ersten vier quantenresistenten kryptografischen Algorithmen bekannt gegeben und plant die Bekanntgabe weiterer vier Algorithmen für die Zukunft.
Es ist daher wichtig, einen Schritt zurückzutreten und zu erkennen, dass die Quantentechnologie zwar die RSA-basierte Sicherheit untergraben kann, dass sie aber auch eine wichtige Rolle bei der Schaffung neuer Sicherheitsstandards spielen wird, die die Art und Weise verbessern werden, wie wir kommunizieren, Transaktionen durchführen und unser tägliches Leben gestalten.
Eine neue Ära der Sicherheit
Die quantenbasierte Verschlüsselung ist bereits in der Entwicklung. Diese Protokolle werden es den Menschen ermöglichen, sicherer zu kommunizieren, da es für böswillige Akteure viel schwieriger sein wird, mit diesen Quantenkommunikationsprotokollen Daten zu sammeln oder abzufangen.
Die Quantenschlüsselverteilung wird es beispielsweise zwei kommunizierenden Nutzern ermöglichen, festzustellen, ob eine dritte Partei versucht hat, eine Übertragung abzuhören oder zu verfälschen. Dieses System der Schlüsselverteilung beruht auf einem grundlegenden Aspekt der Quantenmechanik: Der Versuch, ein Quantensystem zu messen, stört dieses System. Jemand, der versucht, einen Schlüssel zu erhalten, um das Datenpaket zu beobachten, wird nachweisbare Anomalien einführen, die es dem rechtmäßigen Eigentümer oder Empfänger ermöglichen, die Übertragung bei Bedarf schnell zu stoppen.
In ähnlicher Weise wird die Quantentechnologie eine echte Zufallszahlengenerierung ermöglichen. Zufallszahlengeneratoren (RNGs) werden in Sicherheitsprotokollen verwendet, um Ver- und Entschlüsselungsschlüssel und Dinge wie Einmal-Passwörter zu erstellen. Heutige RNGs folgen jedoch immer noch einer Art von Code, was bedeutet, dass bei einem ausreichend großen Datensatz Muster erkannt werden könnten. Wenn dieser Code geknackt wird, könnte ein böser Akteur auf eine Datei oder ein Konto zugreifen.
Die von einem quantengestützten RNG abgeleiteten Zahlen können jedoch völlig zufällig generiert werden, was bedeutet, dass es keine Möglichkeit gibt, zu erkennen, was das RNG herausfinden wird. Diese echte Zufälligkeit macht es viel schwieriger, verschlüsselte Informationen zu entziffern, zu identifizieren oder zu stehlen. Das bedeutet, dass Unternehmen, die Quanten-RNG einsetzen, die Sicherheit von Datenübertragungen und Kommunikation erheblich verbessern können.
AI/ML auf die nächste Stufe bringen
Das größte Potenzial für Sicherheitsanwendungen des Quantencomputers liegt im Bereich der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens (AI/ML).
Es gibt bereits einen großen Spielraum für KI/ML im Sicherheitsbereich. Durch die Einspeisung großer Datensätze in maschinelle Lernmodelle kann KI geschaffen werden, die potenzielle Bedrohungen bewerten und identifizieren kann, sei es betrügerisches Verhalten, verdächtige Transaktionen oder E-Mails mit schädlicher Malware. Das Problem besteht heute darin, dass es einfach zu viele Daten gibt, als dass klassische Computer sie in einem vernünftigen Zeitrahmen verarbeiten könnten. Das schränkt die Menge der Daten ein, die in ein KI/ML-Modell eingespeist werden können, und damit auch die Frage, wie "intelligent" es sein kann oder wie genau die Ergebnisse sein werden.
Aber der Geschwindigkeitsvorteil, den das Quantencomputing bietet, bedeutet, dass ein Quantencomputer all diese Daten nehmen, Verbindungen herstellen und diese Verbindungen in ein ML-Modell einspeisen kann, das ein klassischer Computer immer noch ausführen und betreiben kann. Mit Quantencomputern kann man diese Modelle viel schneller erstellen und hat mehr Vertrauen in den daraus resultierenden Algorithmus. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass KI/ML-Modelle vollständig auf dem Quantencomputer laufen, wodurch die Klassifizierungs- und Regressionsfähigkeiten verbessert werden.
Solche KI-/ML-Modelle werden viel genauer in der Lage sein, Cybersecurity-Bedrohungen zu neutralisieren, indem sie z. B. Phishing-E-Mails in einem Posteingang erkennen oder verdächtiges Nutzerverhalten identifizieren, das vielleicht dadurch verursacht wird, dass sich jemand mit gestohlenen Anmeldedaten in ein System einloggt.
Der Einsatz von Quantencomputing zur Verbesserung von KI/ML-Modellen ist nicht nur im Bereich der Cybersicherheit, sondern auch in vielen anderen Branchen von Bedeutung. So können beispielsweise die Algorithmen zur Objektorientierung verbessert werden, die für autonome Fahrfunktionen benötigt werden, um die Straßen sicherer zu machen. In ähnlicher Weise könnten Quantencomputer große Mengen von CCTV- oder Polizeiaufnahmen, die täglich aufgezeichnet werden, verarbeiten und analysieren, um kriminelle Aktivitäten zu erkennen.
In der Zwischenzeit könnte die Finanzindustrie in mehrfacher Hinsicht profitieren. Fortschrittlichere ML-Algorithmen könnten zur Verbesserung der Kreditrisikoanalyse und zur Erkennung von Finanzbetrug eingesetzt werden. Auch die von Finanzinstituten verwendeten Algorithmen für den Hochfrequenzhandel wurden mit Flash-Crashs auf dem Aktienmarkt in Verbindung gebracht, wenn diese automatisierten Handelsroboter Fehler machen; die Verbesserung dieser Algorithmen durch Quanten-Datenverarbeitung sollte diese Fehler einschränken und die Stabilität der Finanzmärkte erhöhen sowie den Finanzinstituten helfen, mehr Gewinn zu erzielen.
Und dann ist da noch die nationale Sicherheit. Wie bereits erwähnt, ist die Quantenverschlüsselung eine wichtige Entwicklung, die es Regierungen ermöglicht, Kommunikation und Staatsgeheimnisse besser zu schützen, aber es gibt auch ein spannendes Forschungsgebiet namens Quantenmetrologie: die Verwendung von Quantencomputern in der Radartechnologie. Die Verbesserung der Fähigkeit, Dinge im Detail zu erkennen, die sonst vielleicht unbemerkt bleiben, könnte wichtige Informationen und Frühwarnungen vor potenziellen Bedrohungen wie Kampfjets, Raketen oder Drohnen liefern. Die Anwendung quantengestützter Algorithmen zur Analyse von Satellitenbildern könnte auch wichtige Informationen über das Schlachtfeld in Echtzeit liefern, z. B. über Truppenbewegungen oder die Platzierung von Verteidigungsanlagen.
Dies sind nur einige der Möglichkeiten, die das Quantencomputing bietet, um eine sicherere Welt zu schaffen. Durch den Einsatz von Quantencomputern zur schnelleren Verarbeitung von mehr Informationen werden Unternehmen in der Lage sein, eine weitaus ausgefeiltere KI zu entwickeln. Sie können sich weniger stark auf Heuristiken oder intelligente Vermutungen verlassen und stattdessen fundiertere Entscheidungen treffen. Auch wenn ausreichend leistungsfähige Quantencomputer noch einige Jahre entfernt sind, bieten sich hier spannende Möglichkeiten.
Lesen Sie den vollständigen Artikel in Cybersecurity Insiders
Die heutige Medienberichterstattung über die Rolle des Quantencomputers im Bereich der Cybersicherheit ist überwiegend negativ, da Quantencomputer die heutigen Verschlüsselungsstandards überflüssig machen werden, so dass ein Großteil unserer Daten entschlüsselt werden könnte. Dies ist zwar eine berechtigte Sorge, aber eine, der man begegnen kann und auch wird. Stattdessen ist es nun an der Zeit, über diese grundlegende Analyse des Quantencomputers hinauszugehen und sich auf das positive Potenzial dieser Technologie zur Verbesserung unserer Privatsphäre, Sicherheit und unseres Schutzes zu konzentrieren.
Anlass zur Sorge
Zunächst ist es wichtig zu verstehen, wie sich das Quantencomputing auf die Verschlüsselung auswirken wird. Seit Jahrzehnten ist der RSA-Verschlüsselungsalgorithmus das Standardsystem für die sichere Übertragung von Daten. Klassische Computer können RSA entschlüsseln, aber das dauert astronomisch lange.
Im Jahr 1994 entwickelte der amerikanische Mathematiker Peter Shor einen Quantenalgorithmus, mit dem die RSA-Verschlüsselung wesentlich schneller geknackt werden konnte. Die derzeitigen Quantencomputer sind nicht leistungsfähig genug, um Shors Algorithmus auszuführen, aber die Technologie entwickelt sich rasant. Die Schätzungen variieren, aber ein Quantencomputer, der den Algorithmus ausführen kann, könnte in 10 Jahren fertig sein - wenn nicht früher.
In Anbetracht dieses Zeitrahmens können die meisten Formen verschlüsselter Daten und Kommunikation, z. B. E-Mails oder Pläne für ein kurzfristiges Projekt, noch sicher mit RSA verschlüsselt werden. Heutige Daten, die auch in zehn oder mehr Jahren noch von Bedeutung sein werden - z. B. Finanzdaten, medizinische Daten oder Regierungsdaten - sind jedoch weniger sicher. Kriminelle Akteure oder feindliche Nationen könnten verschlüsselte Dateien jetzt auslesen und herunterladen, um sie später zu entschlüsseln, sobald die Technologie dafür bereit ist.
Finanzinstitute, große Organisationen und Regierungen sind zu Recht besorgt über die Anfälligkeit von RSA, aber viele haben bereits Schritte unternommen, um dieses Problem zu lösen, indem sie ihre Verschlüsselungsprotokolle überprüfen und ändern. So hat die US-Regierung im vergangenen Jahr Regierungsbehörden angewiesen, ihre Systeme zu überprüfen, um festzustellen, welche RSA verwenden, und einen Zeitplan für die Umstellung auf quantenresistente Kryptografie festzulegen. In der Zwischenzeit haben Forscher bereits intensiv an der Entwicklung quantensicherer Verschlüsselungsstandards gearbeitet, von denen einige auf der Quantentechnologie basieren werden. Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) hat die ersten vier quantenresistenten kryptografischen Algorithmen bekannt gegeben und plant die Bekanntgabe weiterer vier Algorithmen für die Zukunft.
Es ist daher wichtig, einen Schritt zurückzutreten und zu erkennen, dass die Quantentechnologie zwar die RSA-basierte Sicherheit untergraben kann, dass sie aber auch eine wichtige Rolle bei der Schaffung neuer Sicherheitsstandards spielen wird, die die Art und Weise verbessern werden, wie wir kommunizieren, Transaktionen durchführen und unser tägliches Leben gestalten.
Eine neue Ära der Sicherheit
Die quantenbasierte Verschlüsselung ist bereits in der Entwicklung. Diese Protokolle werden es den Menschen ermöglichen, sicherer zu kommunizieren, da es für böswillige Akteure viel schwieriger sein wird, mit diesen Quantenkommunikationsprotokollen Daten zu sammeln oder abzufangen.
Die Quantenschlüsselverteilung wird es beispielsweise zwei kommunizierenden Nutzern ermöglichen, festzustellen, ob eine dritte Partei versucht hat, eine Übertragung abzuhören oder zu verfälschen. Dieses System der Schlüsselverteilung beruht auf einem grundlegenden Aspekt der Quantenmechanik: Der Versuch, ein Quantensystem zu messen, stört dieses System. Jemand, der versucht, einen Schlüssel zu erhalten, um das Datenpaket zu beobachten, wird nachweisbare Anomalien einführen, die es dem rechtmäßigen Eigentümer oder Empfänger ermöglichen, die Übertragung bei Bedarf schnell zu stoppen.
In ähnlicher Weise wird die Quantentechnologie eine echte Zufallszahlengenerierung ermöglichen. Zufallszahlengeneratoren (RNGs) werden in Sicherheitsprotokollen verwendet, um Ver- und Entschlüsselungsschlüssel und Dinge wie Einmal-Passwörter zu erstellen. Heutige RNGs folgen jedoch immer noch einer Art von Code, was bedeutet, dass bei einem ausreichend großen Datensatz Muster erkannt werden könnten. Wenn dieser Code geknackt wird, könnte ein böser Akteur auf eine Datei oder ein Konto zugreifen.
Die von einem quantengestützten RNG abgeleiteten Zahlen können jedoch völlig zufällig generiert werden, was bedeutet, dass es keine Möglichkeit gibt, zu erkennen, was das RNG herausfinden wird. Diese echte Zufälligkeit macht es viel schwieriger, verschlüsselte Informationen zu entziffern, zu identifizieren oder zu stehlen. Das bedeutet, dass Unternehmen, die Quanten-RNG einsetzen, die Sicherheit von Datenübertragungen und Kommunikation erheblich verbessern können.
AI/ML auf die nächste Stufe bringen
Das größte Potenzial für Sicherheitsanwendungen des Quantencomputers liegt im Bereich der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens (AI/ML).
Es gibt bereits einen großen Spielraum für KI/ML im Sicherheitsbereich. Durch die Einspeisung großer Datensätze in maschinelle Lernmodelle kann KI geschaffen werden, die potenzielle Bedrohungen bewerten und identifizieren kann, sei es betrügerisches Verhalten, verdächtige Transaktionen oder E-Mails mit schädlicher Malware. Das Problem besteht heute darin, dass es einfach zu viele Daten gibt, als dass klassische Computer sie in einem vernünftigen Zeitrahmen verarbeiten könnten. Das schränkt die Menge der Daten ein, die in ein KI/ML-Modell eingespeist werden können, und damit auch die Frage, wie "intelligent" es sein kann oder wie genau die Ergebnisse sein werden.
Aber der Geschwindigkeitsvorteil, den das Quantencomputing bietet, bedeutet, dass ein Quantencomputer all diese Daten nehmen, Verbindungen herstellen und diese Verbindungen in ein ML-Modell einspeisen kann, das ein klassischer Computer immer noch ausführen und betreiben kann. Mit Quantencomputern kann man diese Modelle viel schneller erstellen und hat mehr Vertrauen in den daraus resultierenden Algorithmus. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass KI/ML-Modelle vollständig auf dem Quantencomputer laufen, wodurch die Klassifizierungs- und Regressionsfähigkeiten verbessert werden.
Solche KI-/ML-Modelle werden viel genauer in der Lage sein, Cybersecurity-Bedrohungen zu neutralisieren, indem sie z. B. Phishing-E-Mails in einem Posteingang erkennen oder verdächtiges Nutzerverhalten identifizieren, das vielleicht dadurch verursacht wird, dass sich jemand mit gestohlenen Anmeldedaten in ein System einloggt.
Der Einsatz von Quantencomputing zur Verbesserung von KI/ML-Modellen ist nicht nur im Bereich der Cybersicherheit, sondern auch in vielen anderen Branchen von Bedeutung. So können beispielsweise die Algorithmen zur Objektorientierung verbessert werden, die für autonome Fahrfunktionen benötigt werden, um die Straßen sicherer zu machen. In ähnlicher Weise könnten Quantencomputer große Mengen von CCTV- oder Polizeiaufnahmen, die täglich aufgezeichnet werden, verarbeiten und analysieren, um kriminelle Aktivitäten zu erkennen.
In der Zwischenzeit könnte die Finanzindustrie in mehrfacher Hinsicht profitieren. Fortschrittlichere ML-Algorithmen könnten zur Verbesserung der Kreditrisikoanalyse und zur Erkennung von Finanzbetrug eingesetzt werden. Auch die von Finanzinstituten verwendeten Algorithmen für den Hochfrequenzhandel wurden mit Flash-Crashs auf dem Aktienmarkt in Verbindung gebracht, wenn diese automatisierten Handelsroboter Fehler machen; die Verbesserung dieser Algorithmen durch Quanten-Datenverarbeitung sollte diese Fehler einschränken und die Stabilität der Finanzmärkte erhöhen sowie den Finanzinstituten helfen, mehr Gewinn zu erzielen.
Und dann ist da noch die nationale Sicherheit. Wie bereits erwähnt, ist die Quantenverschlüsselung eine wichtige Entwicklung, die es Regierungen ermöglicht, Kommunikation und Staatsgeheimnisse besser zu schützen, aber es gibt auch ein spannendes Forschungsgebiet namens Quantenmetrologie: die Verwendung von Quantencomputern in der Radartechnologie. Die Verbesserung der Fähigkeit, Dinge im Detail zu erkennen, die sonst vielleicht unbemerkt bleiben, könnte wichtige Informationen und Frühwarnungen vor potenziellen Bedrohungen wie Kampfjets, Raketen oder Drohnen liefern. Die Anwendung quantengestützter Algorithmen zur Analyse von Satellitenbildern könnte auch wichtige Informationen über das Schlachtfeld in Echtzeit liefern, z. B. über Truppenbewegungen oder die Platzierung von Verteidigungsanlagen.
Dies sind nur einige der Möglichkeiten, die das Quantencomputing bietet, um eine sicherere Welt zu schaffen. Durch den Einsatz von Quantencomputern zur schnelleren Verarbeitung von mehr Informationen werden Unternehmen in der Lage sein, eine weitaus ausgefeiltere KI zu entwickeln. Sie können sich weniger stark auf Heuristiken oder intelligente Vermutungen verlassen und stattdessen fundiertere Entscheidungen treffen. Auch wenn ausreichend leistungsfähige Quantencomputer noch einige Jahre entfernt sind, bieten sich hier spannende Möglichkeiten.
Lesen Sie den vollständigen Artikel in Cybersecurity Insiders
Über "Der Podcast des Qubit-Typen"
Der Podcast wird von The Qubit Guy (Yuval Boger, unser Chief Marketing Officer) moderiert. In ihm diskutieren Vordenker der Quanteninformatik über geschäftliche und technische Fragen, die das Ökosystem der Quanteninformatik betreffen. Unsere Gäste geben interessante Einblicke in Quantencomputer-Software und -Algorithmen, Quantencomputer-Hardware, Schlüsselanwendungen für Quantencomputer, Marktstudien der Quantenindustrie und vieles mehr.
Wenn Sie einen Gast für den Podcast vorschlagen möchten, kontaktieren Sie uns bitte .
