Was ist Post-Quantum Kryptografie (PQC)?

Quantencomputer werden kommen. Das ist keine Frage des Ob, sondern nur noch des Wann. Während der genaue Zeitpunkt ihres breiten Einsatzes noch unklar ist, steht eines bereits fest: Diese leistungsfähigen Maschinen werden in der Lage sein, klassische Verschlüsselungsverfahren wie RSA oder ECC in kürzester Zeit zu knacken. Der rasante Fortschritt in der Quanteninformatik zeigt deutlich, dass herkömmliche Kryptografie bald an ihre Grenzen stoßen wird.

In diesem Beitrag erfahren Sie, was es mit Post-Quantum Kryptografie (PQC) auf sich hat, wie sie funktioniert und warum Unternehmen und Organisationen bereits heute aktiv werden sollten, um ihre Daten zukunftssicher zu schützen.

Verschlüsselung in Gefahr: Warum klassische Kryptografie bald nicht mehr ausreicht

Aktuell gilt ein RSA-Schlüssel mit 2048 Bit als sicher. Um ihn mit heutiger Rechenleistung zu knacken, bräuchte es mehrere Billiarden Jahre. Ein Zeitraum, der jede reale Bedrohung in den Schatten stellt. Doch diese scheinbare Sicherheit ist trügerisch. Denn mit dem rasanten Fortschritt in der Quanteninformatik rückt eine neue Realität immer näher: Quantencomputer werden in der Lage sein, solche Schlüssel in einem Bruchteil der bisherigen Zeit zu entschlüsseln. Die Folge: Unsere heutige Verschlüsselung wird plötzlich angreifbar.

Ein Blick in die Zukunft: PQC bis 2030

Forschende und Sicherheitsbehörden weltweit sind sich einig: Es braucht dringend neue kryptografische Verfahren, die auch Quantencomputern standhalten. Die sogenannte Post-Quantum Kryptografie (PQC) soll genau das leisten. Sie basiert auf mathematischen Problemen, die selbst mit Quantencomputern nicht effizient zu lösen sind. Internationale Institutionen wie das NIST (National Institute of Standards and Technology) arbeiten mit Hochdruck an der Standardisierung geeigneter Verfahren. Ziel ist es, bis spätestens 2030 vollständig von klassischen Verschlüsselungsalgorithmen wie RSA oder ECC auf PQC umzustellen.

Was ist überhaupt Quantencomputing?

Doch was macht Quantencomputer eigentlich so besonders – und gleichzeitig so gefährlich für unsere heutige IT-Sicherheit? Anders als herkömmliche Computer, die mit Bits arbeiten (also mit den Zuständen 0 oder 1), nutzen Quantencomputer sogenannte Qubits. Diese können dank der Superposition gleichzeitig mehrere Zustände annehmen. Zudem ermöglicht die Quantenverschränkung komplexe Rechenoperationen, die klassische Systeme schlicht überfordern.

In der Praxis bedeutet das: Ein Quantencomputer kann bestimmte Aufgaben, etwa das Faktorisieren großer Zahlen, wie es bei RSA der Fall ist, exponentiell schneller lösen.

Post-Quantum Kryptografie: Die Antwort auf eine neue Bedrohung

Was ist Post-Quantum Kryptografie?

Post-Quantum Kryptografie, kurz PQC, bezeichnet eine neue Generation kryptografischer Verfahren, die speziell entwickelt wurden, um Daten sowohl vor Angriffen durch klassische als auch durch Quantencomputer zu schützen. Anders als heutige Verschlüsselungsmechanismen, die auf mathematischen Problemen beruhen, die für konventionelle Rechner schwer lösbar sind, berücksichtigt PQC auch die drastisch gesteigerte Rechenleistung von Quantencomputern. Ihr Ziel ist es, vertrauliche Informationen auch in einer zukünftigen, quantengetriebenen Welt sicher zu halten.

Warum wir neue Verschlüsselung brauchen

Die Notwendigkeit von PQC ist mehr als nur theoretischer Natur. Große Technologieunternehmen wie IBM, Google und Microsoft investieren seit Jahren massiv in die Entwicklung von Quantencomputern. Und erste funktionierende Prototypen existieren bereits. Diese Maschinen können bestimmte mathematische Probleme – etwa die Faktorisierung großer Zahlen, auf der Algorithmen wie RSA basieren – exponentiell schneller lösen als klassische Computer. Das bedeutet: Was heute Milliarden Jahre dauern würde, könnte in Zukunft binnen Minuten entschlüsselt werden.

Die heute eingesetzte Public-Key-Kryptografie, insbesondere RSA und ECC (Elliptic Curve Cryptography), wäre damit obsolet. Die Konsequenzen wären weitreichend: Von kompromittierten E-Mails und Online-Banking bis hin zu gefährdeten Staatsgeheimnissen.

Wie funktioniert PQC?

PQC basiert auf mathematischen Problemen, die auch für Quantencomputer schwer lösbar sind – darunter beispielsweise Gitterprobleme, multivariate Gleichungen oder fehlerkorrigierende Codes. Diese Algorithmen sind so konstruiert, dass weder klassische noch Quantenangreifer eine Chance haben, verschlüsselte Daten in sinnvoller Zeit zu knacken.

Einsatzbereich der Post-Quantum Kryptografie: Warum sie für alle relevant ist

Wenn es um digitale Sicherheit geht, denken viele zunächst an Banken, Regierungen oder Geheimdienste. Doch die Realität ist: Post-Quantum Kryptografie betrifft jeden, der online kommuniziert, arbeitet oder vertrauliche Daten speichert. Denn die Bedrohung durch Quantencomputer macht nicht vor Branchen oder Unternehmensgrößen halt, sondern betrifft das gesamte digitale Ökosystem.

Digitale Sicherheitsstandards im Wandel

Die heutigen Sicherheitsmechanismen basieren meist auf kryptografischen Verfahren wie RSA oder ECC, die unsere Daten beim Versand und bei der Speicherung schützen.

Das betrifft beispielsweise:
• SSL/TLS-Verschlüsselung, die Webseiten absichert
• E-Mail-Verschlüsselung, die vertrauliche Korrespondenz schützt
• Digitale Signaturen, die die Echtheit von Dokumenten und Software belegen
• VPNs, die sichere Tunnel für Internetverbindungen schaffen
• Code Signing, das die Integrität von Software gewährleistet

All diese Verfahren sind essenzielle Säulen der heutigen IT-Sicherheit. Doch sie sind auf Mathematik aufgebaut, die von Quantencomputern potenziell in kurzer Zeit gelöst werden kann – was sie zu einem attraktiven Ziel für Angreifer der Zukunft macht.

Eine unsichtbare Bedrohung für unser digitales Vertrauen

In einer Welt, in der täglich Milliarden sensibler Informationen ausgetauscht werden – von Gesundheitsdaten über Vertragsunterlagen bis hin zu privaten Nachrichten – wäre der Verlust des Vertrauens in die digitale Sicherheit katastrophal. Die Einführung von PQC ist daher kein Luxus oder Nischenthema, sondern eine Notwendigkeit für jede Organisation, die auf digitale Prozesse angewiesen ist.

Vorbereitung auf die Post-Quantum Ära: Schritt für Schritt zur „Quantum-Safety“

Die Bedrohung durch Quantencomputer ist nicht mehr hypothetisch, sondern real, greifbar und kommt mit großer Geschwindigkeit auf uns zu. Die Post-Quantum Kryptografie ist dabei die dringend benötigte Antwort auf eine neue Ära der IT-Sicherheit. Doch wie können Unternehmen, Behörden und Organisationen sich konkret vorbereiten, um quantensicher – also „Quantum-Safe“ – zu werden?

Was bedeutet „Quantum-Safe“?

„Quantum-Safe“ bezeichnet Systeme, Prozesse und Infrastrukturen, die selbst dann noch sicher sind, wenn leistungsstarke Quantencomputer existieren. Ziel ist es, alle sensiblen Daten und Kommunikationswege so abzusichern, dass sie nicht durch die neuen Rechenkapazitäten entschlüsselbar werden. Der Weg dorthin beginnt mit einer strukturierten Analyse und einer gut geplanten Migration.

1. Kryptografie-Inventar erstellen
Der erste Schritt ist die Inventarisierung der aktuell eingesetzten kryptografischen Verfahren. Welche Protokolle und Algorithmen kommen zum Einsatz? Wo genau wird Verschlüsselung genutzt – etwa bei E-Mail-Kommunikation, VPNs, Web-Services oder interner Datenübertragung? Nur wer seine Abhängigkeiten kennt, kann fundierte Entscheidungen für die Zukunft treffen.

2. Eine PQC-Roadmap entwickeln
Basierend auf dieser Bestandsaufnahme sollten Sie eine individuelle Roadmap zur Einführung von Post-Quantum Kryptografie entwickeln. Diese sollte technische, organisatorische und rechtliche Aspekte berücksichtigen und klare Verantwortlichkeiten sowie Zeitpläne definieren.

3. Hybride Übergangslösungen einsetzen
Da vollständig quantensichere Verfahren derzeit noch in der Standardisierung sind, empfehlen Experten hybride Kryptosysteme. Diese kombinieren klassische Algorithmen mit bereits quantensicheren Ansätzen, um einen sicheren Übergang zu gewährleisten. So bleiben Systeme auch während der Migrationsphase geschützt.

4. Die NIST-Standardisierung im Blick behalten
Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) führt derzeit einen internationalen Auswahlprozess durch, um die besten PQC-Algorithmen zu standardisieren. Diese Standards bilden künftig die Grundlage für eine sichere Kryptografie im Post-Quantum-Zeitalter. Beobachten Sie diese Entwicklung aktiv und richten Sie Ihre eigenen Migrationspläne daran aus.

Fazit: Der nächste „Aha-Moment“ kommt. Sind Sie bereit?

Als seinerzeit ChatGPT online ging, erlebte die Welt einen kollektiven Aha-Moment – vergleichbar mit der Einführung des iPhones. Ganze Branchen wurden neu gedacht, Prozesse revolutioniert und bisher Unvorstellbares plötzlich greifbar. Genau ein solcher Moment steht uns mit der Breitenverfügbarkeit von Quantencomputern bevor.

Doch im Gegensatz zur Faszination für KI ist die Entwicklung im Bereich Quantencomputing vor allem eins: Eine stille, aber gewaltige Bedrohung für unsere digitale Sicherheit. Sie kommt nicht über Nacht, aber schneller, als viele vermuten. Was heute noch als mathematisch „unknackbar“ gilt, könnte in wenigen Jahren von Quantencomputern mühelos gelöst werden.

Post-Quantum Kryptografie ist daher nicht optional. Sie ist der Schlüssel zur Zukunftssicherheit Ihrer digitalen Infrastruktur! Wer heute seine Systeme auf den Prüfstand stellt, eine PQC-Strategie erarbeitet und die technologische Entwicklung im Blick behält, schafft ein Fundament für dauerhaftes Vertrauen in digitale Prozesse. Quantum-Sicherheit beginnt nicht morgen. Sie beginnt heute. Nutzen Sie den aktuellen Wissensvorsprung, um nicht überrascht zu werden, wenn der nächste technologische Aha-Moment Realität wird.