Quantencomputer und KI können wohl bald jede Verschlüsselung knacken. In Zukunft sollen Quantennetze wie QuNET die Kommunikation schützen. Die Technologie funktioniert, aber noch nicht perfekt.
Banküberweisungen, Gesundheitsdaten, Stromnetze und vieles mehr sind heute durch Angriffe von Hackern bedroht. Bisher beruht der Schutz von Daten und Netzzugängen auf Mathematik: Sind die Verschlüsselungen komplex genug, können selbst Supercomputer sie nicht in vertretbarer Zeit lösen. Aber diese Sicherheit gerät ins Wanken, warnt Andreas Reiserer, Professor für Quantennetzwerke an der Technischen Universität München.
Künstliche Intelligenz habe gerade erst gezeigt, dass sie mathematische Probleme lösen kann, an denen Mathematiker bisher scheiterten: „Die Gefahr ist nochmals größer geworden.“
Quantencomputer und KI bedrohen Datensicherheit
Weltweit arbeiten Labore an Quantencomputern, die Rechenaufgaben um ein Vielfaches schneller als bisherige Rechner lösen können. Damit könnten sie jeden herkömmlichen Code knacken, sagt Christoph Marquardt, Professor für Optische Quantentechnologien an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Er arbeitet an einem sogenannten Quantennetzwerk, das auch Angriffen von Quantencomputern standhalten soll.
Diese Quantencomputer existieren zwar noch nicht, aber das könnte sich bald ändern: „Vom Bundesamt für Sicherheit der Informationstechnik haben wir Abschätzungen, dass es in vier Jahren schon sehr riskant wird“, sagt Marquardt.
Quantennetzwerk QuNET als Schutzschild gegen Datenklau
Am 28. Oktober 2026 wurde mit QuNET ein Quantennetzwerk in der Praxis getestet. Mit Quantentechnik verschlüsselte Daten wurden von Berlin über Thüringen nach Bayern geschickt. QuNET wird im Auftrag des Bundesforschungsministeriums entwickelt. Beteiligt sind Institute der Max-Planck-Gesellschaft, der Fraunhofer-Gesellschaft, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und die FAU.
Es besteht aus kleineren Quantennetzen in Berlin, Thüringen und Bayern. Diese werden zusammengeschaltet, denn Quanteninformationen lassen sich nicht ohne Probleme über längere Distanzen schicken.
Quantenverschlüsselte Daten werden mit Lichtteilchen verschickt
Die Verschlüsselungstechnik von QuNET beruht auf Prinzipien der Quantenmechanik. Lichtpulse (Photonen) werden über herkömmliche Glasfaserkabel übertragen. Diese Photonen werden in bestimmte Schwingungen versetzt. Daraus können Sender und Empfänger einen gemeinsamen Schlüssel erzeugen.
Wenn jemand versucht, mitzuhören, und dazu den Zustand der Photonen beobachtet, ändert sich dieser. Das fällt bei Sender und Empfänger auf und sie können die Datenübertragung abbrechen und neu starten.
Hacker horten Daten für später
Die QuNET-Initiative warnt auf ihrer Internetseite: Schon jetzt speichern Hacker vertrauliche Daten, um sie mit künftigen Methoden, beispielsweise Quantencomputern, zu entschlüsseln, wenn es diese einmal gibt. Ein Quantennetzwerk wie QuNET bietet den Vorteil, dass dessen Quantenschlüssel nicht kopiert werden können, sagt Andreas Reiserer.
Photonen gehen im Quantennetz verloren
Doch die Übertragung von Quanteninformation mit Photonen hat ihre Tücken. Die Quantenzustände der Photonen sind fragil und Lichtteilchen können verloren gehen, so die beiden Wissenschaftler.
Es sei zwar beeindruckend, wie sauber man heutzutage Glasfasern herstellen könne, so Reiserer. Dennoch würden diese die Photonen im Lauf der Strecke absorbieren: „Nach ein paar hundert Kilometern kommt nichts mehr durch und die quantenverschlüsselte Kommunikation kommt zum Erliegen.“
Quantenrepeater verstärken Quanteninformation
Andreas Reiserer ist daher an der Entwicklung von Quantenrepeatern beteiligt. Das sind Verstärker, die die Quanteninformation unterwegs verstärken. So ähnlich, wie das ein WLAN-Repeater im heimischen Funknetz tut. Doch es gibt technische Probleme, die noch nicht gelöst sind, so Reiserer.
Wenn Lichtteilchen auf dem Weg über Glasfasern verloren gingen, dann müsse man viele losschicken. Dieses sogenannte Multiplexing sei sehr schwer in Quantensystemen zu realisieren. Zudem sei es auch schwer, einzelne Lichtteilchen in großer Zahl zu erzeugen. Aber er sei dennoch zuversichtlich, dass „es eines Tages klappen könnte“.
QuNET: Lange Strecken brauchen Zwischenstationen
Bei QuNET werden hingegen sogenannte Trusted Nodes eingerichtet. Das sind Zwischenstationen, in denen der Quantenschlüssel entschlüsselt und in einen klassischen, digitalen Schlüssel umgewandelt wird. Dann wird er erneut mit Quantenphysik verschlüsselt und auf die nächste Etappe geschickt. So lassen sich Daten auch über eine Strecke von Berlin nach Bayern übertragen.
Allerdings habe man damit keine Ende-zu-Ende-Sicherheit erreicht, kritisiert Andreas Reiserer diese Technik. Sie biete nicht das Level an Sicherheit, das am Ende für hochsensible Anwendungen gewünscht ist.
