Quantencomputer stehen vor einem möglichen Durchbruch, der das Potenzial hat, zahlreiche Branchen grundlegend zu verändern. Laut IT-Finanzmagazin sind Industrieunternehmen dabei, spezifische Rechenprobleme zu identifizieren, die Quantencomputer in Minuten lösen können, während moderne Supercomputer dafür Tausende von Jahren benötigen würden. Anwendungsbereiche erstrecken sich von der Materialforschung und Medizin über die Logistik bis hin zur Finanzwelt. Die Marktreife der ersten Anwendungen wird in etwa zwei bis drei Jahren erwartet.
Das Geheimnis der Quantencomputer liegt in ihren quantenmechanischen Phänomenen wie Superposition, Verschränkung und Interferenz. Qubits, die kleinen Bausteine der Quantencomputer, existieren in Superpositionszuständen, was bedeutet, dass sie gleichzeitig mehrere Werte annehmen können. Diese Fähigkeit ermöglicht es Systemen mit 56 Qubits, über 70 Billiarden Zustände zu adressieren. Aktuell sind die Systeme in der Lage, mit etwa 100 Qubits zu rechnen, wobei die Lebensdauer der Quantenzustände jedoch limitiert ist.
Anwendungsgebiete und Herausforderungen
Besonders in der Finanzdienstleistungsbranche treiben Institutionen wie JPMorgan, Goldman Sachs und IBM die Entwicklung von praktischen Anwendungen voran. Dazu zählen unter anderem Monte-Carlo-Simulationen für Portfolio-Optimierungen oder Echtzeit-Betrugserkennung mit quantenneuronalen Netzwerken. Allerdings bringt das Quantencomputing auch bedeutende Risiken für die Datensicherheit mit sich. Insbesondere insbesondere die bei modernen kryptografischen Verfahren verwendeten RSA- und ECC-Verschlüsselungen sind bedroht. Ein Beispiel illustriert diese Bedrohung: Eine Primfaktorzerlegung einer RSA-Verschlüsselung mit 2.048 Bits würde mit herkömmlichen Computern 100.000 Jahre benötigen, jedoch weniger als zwei Minuten mit einem Quantencomputer bei 80 stabilen Qubits, wie auf EY berichtet wird.
Mögliche Lösungen zur Sicherung vor diesen Bedrohungen könnten zertifizierte Zufallszahlen für quantensichere Schlüssel, Post-Quanten-Kryptographie und Quantenschlüsselaustausch (QKD) sein. Länder wie China und Korea haben bereits QKD-Netze eingerichtet, während Deutschland inzwischen im Quantenrennen aufgeholt hat. So plant eleQtron für 2024 die Entwicklung eines ersten Quantencomputer-Demonstrators in Deutschland.
Technologie und Zukunftsausblick
Die Technologieauswahl für Quantencomputer bleibt spannend; unterschiedliche Ansätze wie supraleitende Qubits, neutrale Atome oder Ionen-Qubits stehen zur Diskussion. eleQtron setzt beispielsweise auf Ionenfallen mit hochfrequenzgesteuerter Qubit-Kontrolle, genannt „MAGIC-Technologie“. Führende Hardwarehersteller planen, bis 2028 bis 2032 Systeme mit 1.000 fehlerkorrigierten Qubits zu entwickeln, während Experten sogar den Bau von Quantensystemen mit 1 Million Qubits bis Ende des Jahrzehnts vorhersagen.
Die zunehmende Rechenleistung der Quantencomputer steigert auch das Risiko von Hackerangriffen. Da Quantencomputer allerdings aufgrund ihrer hohen Kosten und physikalischen Anforderungen nicht für Privatpersonen oder kleine Hackergruppen zugänglich sind, bieten große Technologiefirmen wie IBM, Google und Microsoft Cloud-Services an, die allerdings ebenfalls für Cyberkriminelle ein potenzielles Ziel darstellen. Ein exponentielles wachsendes Risiko, das besonders sensible Daten von Regierungen, öffentlichen Einrichtungen und längeren Forschungszyklen gefährdet.
Die vollständige Disruption durch Quantencomputing wird um 2030 erwartet, wobei eine proaktive Zusammenarbeit zwischen Finanzinstituten und Anbietern den Übergang ins Quantenzeitalter beschleunigen könnte. Die Entwicklung von Quantencomputern, die von Universitäten und Technologiefirmen vorangetrieben wird, stellt nicht nur eine technologische Revolution dar, sondern auch eine Herausforderung für die Sicherheit im digitalen Zeitalter.
