Der IBM-Quantencomputer
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Er soll erst der Anfang einer digitalen Revolution sein: Der erste kommerziell genutzte Quantencomputer in Europa stammt von der amerikanischen Firma IBM

Mögliches Ende für Bitcoin und Firmengeheimnisse

„In spätestens fünf Jahren können alle Verschlüsselungen geknackt werden“

  • VonMatthias Schneider
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Quantencomputer dürften die Welt der IT aufgrund ihrer bislang kaum vorstellbaren Rechenleistung revolutionieren. Selbst Bitcoin ist künftig nicht mehr sicher, sagt der Physiker Markus Pflitsch.

München - Mitte Juni wurde der erste kommerziell genutzte Quantencomputer Europas im deutschen Ehingen installiert. Der Rechner der amerikanischen Firma IBM gilt als eine Revolution in der Informationstechnologie. Zeitgleich wollen Wissenschaft und Wirtschaft in München ein Forschungszentrum schaffen, um eigene Projekte zu entwickeln. Aber was können die Hochleistungsrechner überhaupt? Im Interview spricht der Experte für Quantenkryptographie Markus Pflitsch über die Anwendungsmöglichkeiten der neuen Technologie.

Herr Pflitsch, können Sie einfach zusammenfassen, was einen Quantencomputer ausmacht?

Stark vereinfacht: Ein Quantencomputer basiert auf den Mechanismen der Quantenphysik und ist deshalb um ein vielfaches leistungsfähiger als normale Rechner.

Wie viel leistungsfähiger?

Ein sogenannter universeller Quantencomputer wird in Sekunden Probleme lösen können, für die heutige Supercomputer Milliarden Jahre bräuchten. Von einem universellen Quantencomputer sprechen wir ungefähr ab 10 000 Qubits. Das ist die Einheit, die die Leistungsfähigkeit der Maschinen angibt. Die Leistungssteigerung erfolgt dabei exponentiell, auf Basis der quantenphysikalischen Phänomene der Superposition und der Verschränkung der Qubits. Auf den ersten, voll leistungsfähigen, universellen Quantencomputer werden wir ungefähr zehn bis 15 Jahre warten müssen. Wir können aber schon heute mit viel weniger Qubits sehr relevante Anwendungen erschließen.

Der Computer von IBM hat 27 Qubits. Was kann man damit anfangen?

In diesem Projekt geht es meines Erachtens vor allem um die Optimierung des Systems an sich und weniger um dessen Anwendung. Im IBM-Rechner sind „echte“ Qubits verbaut, die sind bisher noch sehr instabil und damit nicht voll leistungsfähig. Meine Firma arbeitet mit 40 sogenannten logischen Qubits, die wir mit einem klassischen Hochleistungsrechner simulieren. Das ist aktuell noch wirkungsvoller als echte, instabile Qubits, damit schlagen wir bereits konventionelle Computer.

Schon 2014 hat der amerikanische Nachrichtendienst NSA angekündigt, an Quantencomputern zu forschen, mit dem Ziel jede Verschlüsselung knacken zu können. Geht das mit Ihrer Maschine?

Bisher noch nicht, aber es wird nicht mehr lange dauern. Uns ist es beispielsweise gelungen, das AES-Protokoll, eine der sichersten Verschlüsselungen der Welt, zumindest mathematisch zu knacken. Jetzt bräuchten wir nur noch etwas mehr Rechenleistung, um das auch umzusetzen. Ich denke, dass die Industrie in drei bis fünf Jahren technisch soweit ist, dass wir jeden herkömmlichen Verschlüsselungsalgorithmus dechiffrieren können, ab da sind keine Geheimnisse mehr sicher. Dazu gehören auch die Blockchain-Protokolle, auf denen Kryptowährungen wie Bitcoin* basieren. Das heißt, man könnte die Transaktionshistorie aller Nutzer aufdecken und auf die digitalen Geldbörsen zugreifen. Das ist möglich, weil Quantencomputer schneller arbeiten, als die Sicherungsmechanismen der Blockchain.

Markus Pflitsch, Physiker und CEO von Terra Quantum

Das wäre das faktische Aus für Kryptowährungen. Kann man Daten und Protokolle in Zukunft überhaupt schützen?

Das ist genau das, was wir machen. Mit Quantenverschlüsselungsalgorithmen kann man Daten und Protokolle auch vor Quantencomputern schützen. Wir brauchen dafür im Grunde nur ein Sender- und ein Empfängermodul und dazwischen ein optisches Glasfaserkabel. Wir müssen also nicht auf ein Quanteninternet warten, sondern können die heute vorhandene Infrastruktur nutzen. Bisher haben wir mit unserem Quantenprotokoll 40 000 Kilometer Reichweite.

Aber kann man diese Verschlüsselung nicht einfach mit noch mehr Qubits umgehen?

Nein. Eine echte Quantenverschlüsselung kann nicht einmal von einem universellen Quantencomputer geknackt werden, weil sie vom zweiten Hauptsatz der Thermodynamik geschützt ist, einem fundamentalen Naturgesetz. Solange sich die Physik nicht ändert, bleibt das System sicher.

Quantencomputer können unvorstellbare Mengen an Daten verarbeiten – wie kann man das nutzen?

Man kann zum Beispiel höchstkomplexe chemische und physikalische Verfahren simulieren. Das kann in der Pharmaforschung und in der Werkstoffentwicklung helfen. Aber auch im Finanzsektor, wo es um komplexe Simulationen geht. Wir haben unseren Computer ein 400 Milliarden Euro starkes Portfolio optimieren lassen. Dadurch konnten pro Jahr 120 Millionen Euro gespart werden. Oder denken Sie, gerade in München, an autonomes Autofahren: Die Daten der Kameras müssen ja in Sekundenbruchteilen analysiert werden, vor allem bei hohen Geschwindigkeiten. Dafür sind Quantencomputer viel besser geeignet als herkömmliche.

Wo liegen die Gefahren?

Wie jede andere Technologie kann sie auch missbraucht werden, zum Beispiel für sehr effektive Überwachung durch Gesichtserkennung, oder leistungsstarke Hackerangriffe.

In München soll das Quantum Valley Munich entstehen. Sie wollen mit ihrer Firma, der Terra Quantum AG, Teil davon werden. Was erhoffen Sie sich davon?

Das Projekt wurde im Januar bekannt gegeben und entwickelt sich meiner Wahrnehmung nach sehr zügig. Im Moment werden Pläne gemacht, um noch dieses Jahr Fördergelder abrufen zu können. Insgesamt stellt der Bund für Quantentechnologie über zwei Milliarden Euro in Aussicht und in Bayern kommen nochmal etwa 300 Millionen dazu. Unsere Hoffnung ist, dass in München langfristig ein Quantum-Technologie-Campus aufgebaut wird. Wir haben hier tolle Institute, zwei Exzellenz-Universitäten und dynamische Start-ups. Das Quantum Valley kann dann eine Schnittstelle zu großen Unternehmen und damit zu Kapital und Arbeitsplätzen sein. Und das Interesse ist da, erst Mitte Juni sich BMW*, Siemens, Infineon und die Munich Re mit sechs anderen Parteien zum Konsortium Qutac zusammengeschlossen, um Quantentechnologie für sich nutzbar zu machen. Mit dem Quantum Valley und solchen sehr positiven Initiativen können wir in dieser Technologie Spitzenreiter werden und europäische Alternativen, beispielsweise zum IBM-Computer, anbieten. *Merkur.de ist Teil von IPPEN.DIGITAL.

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