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Sind Quantencomputer eine Gefahr für die Verschlüsselung von Bitcoin?


Stefan Willau

Zuletzt Aktualisiert: 18. Januar 2021

Zusammengefasst


Die aktuelle SHA-256-Verschlüsselung von Bitcoin wird allgemeinhin als NICHT quantensicher angesehen. Der kryptografische Schutz von Bitcoin ist durch einen Quantencomputer somit gefährdet. Um dieser Gefahr entgegenzuwirken, kann die Verschlüsselung jedoch angepasst und quantensicher gemacht werden. Es ist daher davon auszugehen, dass die Community alles dafür tun wird, um Bitcoin diesbezüglich ein Überleben zu sichern.

Ein Quantencomputer arbeitet, im Unterschied zu einem klassischen Computer, nicht mit Bits, sondern mit Qubits.

Bits repräsentieren entweder die Zahlen 0 oder 1 und klassische Computer können nur jeweils einen dieser beiden Zustände annehmen. Qubits können im Unterschied dazu den Zustand 0 und 1 gleichzeitig sowie alle Zustände dazwischen annehmen. Deswegen können Quantencomputer, in Berechnungen die exponentiell schwieriger sind, einen Vorteil zum klassischen Computer haben.

Spezieller noch, sie können die asymmetrische Kryptografie, welche Bitcoin absichert, knacken - Zumindest in der Theorie! Praktisch sind Quantencomputer, die annähernd das „descrete log“ Problem lösen, welches Bitcoins Unterschriften Algorithmus ist, frühestens um 2026 herum zu erwarten.

Was ist ein Quantencomputer?


Ein Quantencomputer basiert, anders als gewähnliche Computer, nicht auf klassischer Physik, sondern nutzt zur Berechnung quantenmechanische Zustände. Diese erlauben es, nicht nur die Werte 0 oder 1 anzunehmen, sondern auch beide gleichzeitig sowie alle Zustände dazwischen.

Theoretisch werden mehr als 1.500 Qubits zum Lösen dieses Problems gebraucht, welches sicherstellt, das niemand von Public Key auf Private Key zurückrechnen kann.

Dies gilt allerdings nur für wiederverwendete Public Keys und nicht für noch nie verwendete Public Keys. Solche noch nicht verwendeten und bisher auf Public Keys geschickten Bitcoin sind noch durch das SHA 256-Hashing zusätzlich gesichert.

Die Praxis sieht jedoch ganz anders aus als die Theorie. Da bei Quantencomputern die Fehlerquote der Qubits bis zu 30% betragen kann, würde man nicht 1.500, sondern ca. 2.000 Qubits benötigen.

Des Weiteren machen weiter hinzugefügte Qubits das bisherige Konstrukt immer instabiler und somit ist es exponentiell schwerer die Wachstumsrate der Qubits aufrechtzuerhalten.

Ein weiteres Problem der Praxis ist, das Quantencomputer nur für ganz spezielle Berechnungen gebaut werden. Das bedeutet, dass es beispielsweise Quantencomputer gibt, die eine spezielle Formel eine Trillion Mal schneller lösen können als klassische Computer. Jedoch können sie andere Dinge wiederum gar nicht.

Manchmal wird den Forschern, die auch ihren Erfolg präsentieren müssen, vorgeworfen, dass sie mathematische Probleme ausschließlich für ihren Quantencomputer erstellen, um zeigen zu können, dass dieser Trillionen mal schneller als ein klassischer Computer ist.

So eine Entwicklung spricht nicht dafür, dass es realistisch ist, zu glauben, dass es bald einen Quantencomputer gibt, der annähernd in der Lage sein wird Bitcoins Verschlüsslung zu knacken.

Die aktuelle Verschlüsselung von Bitcoin wird geknackt werden!

Ja, es stimmt: Die Verschlüsselung von Bitcoin wird geknackt werden!

Bevor man aber in Panik verfällt, und alle Bitcoins zu einer Handelsplattform schickt, um zu verkaufen, muss gesagt werden, dass es für dieses Problem auch eine Lösung gibt.

Die besten Kryptografen der Welt haben schon theoretisch quantensichere Unterschriftenalgorithmen entwickelt und arbeiten weiterhin daran, diese zu optimieren.

Sobald ein Quantencomputer die aktuelle Bitcoin-Verschlüsslung knacken kann, könnten alle Regierungen, Banken, Konzerne und der Welt gehackt werden. Deswegen hat die gesamte Welt ein Interesse daran, dass es eine quantensichere Verschlüsselung gibt und wird diese, wenn die Zeit gekommen ist, auch implementieren.

Die Entwickler von Bitcoin werden dasselbe machen und die Community von Bitcoin, welche auch ein wirtschaftliches Interesse daran hat, solche Verschlüsselungen einzuführen, wird dies auch zulassen.

Meine persönliche Einschätzung


Stefan Willau Meine persönliche Einschätzung ist, dass wir vor 2030 keine ernsthafte Bedrohung durch Quantencomputer für das Bitcoin Netzwerk erfahren werden. Bis dahin ist noch viel Zeit zu überlegen, welchen neuen Unterschriftenalgorithmus man verwenden möchte. Auch ist zu sagen, dass Verschlüsselungen generell immer nur Verschlüsslungen auf Zeit sind, denn die Menschheit arbeitet und expandiert Ihr Wissen immer weiter. Sowohl Entschlüsselungen als auch Verschlüsslungen werden weiterentwickelt. Normalerweise gibt es ca. alle 30 Jahre einen neuen Standard. Man wird beobachten, was über die nächsten 10 Jahre passiert und dann entsprechend handeln."

Stefan Willau // FINANZSACHE

Quantencomputer sind also keine unmittelbare Gefahr für die Verschlüsselung von Bitcoin. Jedoch sollte man die Entwicklung in der Bitcoin-Community beobachten, um frühzeitig mit dem Umgang dieses Problem informiert zu sein!

Häufige Fragen zu Bitcoin und Quantencomputern

Können Quantencomputer zum Mining von Bitcoin genutzt werden?

Quantencomputer könnten zum Mining von Bitcoins verwendet werden, müssen dafür jedoch noch um ein vielfaches stabiler werden, um mit herkömmlichen Computern mitzuhalten. Der Mining-Algorithmus (Proof of Work) kann jedoch angepasst werden, falls Quantencomputer zu schnell die Lösungen für die erforderten SHA 256 Ergebnisse finden.

Wie viele Qubits werden benötigt, um die Bitcoin-Verschlüsselung zu knacken?

Wie viele Qubits genau benötigt werden, um die Bitcoin-Verschlüsselung zu knacken, lässt sich nicht abschließend sagen, da es auf die Stabilität der Qubits ankommt. Man geht davon aus, dass mit Fehlerquoten von ca. 30% bei Qubits zu rechnen ist, weswegen man ca. 1.500 Qubits benötigen würde, um die Private Key-Verschlüsselung zu knacken.

Gibt es bereits einen funktionierenden Quantencomputer?

Es gibt zurzeit einen funktionierenden Quantencomputer mit ca. 50-100 Qubits. Diese sind jedoch um einige Potenzen zu klein, um tatsächlich mit normalen Computern in Konkurrenz zu stehen. Sie können sehr spezielle Probleme besser lösen, aber alltägliche Probleme werden von ihnen nicht gelöst.

Kann ein Quantencomputer eine RSA 2048-Verschlüsselung knacken?

Ein Quantencomputer kann bislang keine RSA 2048-Verschlüsselung knacken. In der Zukunft wird dies zwar möglich sein, jedoch wird es dann auch bessere Verschlüsselungstechniken geben.

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Dieser Artikel wurde erstmals am 18. Januar 2021 veröffentlicht und am 18. Januar 2021 aktualisiert.
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