Crypt­ho­gra­phie

Die heute gängi­gen Verschlüs­se­lungs­ver­fah­ren, mit denen der Großteil des Inter­net­ver­kehrs abgesi­chert wird, beruhen auf der angenom­me­nen Schwie­rig­keit mathe­ma­ti­scher Probleme wie der Fakto­ri­sie­rung großer Zahlen. Fortschritte in Algorith­men oder das Aufkom­men leistungs­fä­hi­ger Quanten­com­pu­ter könnten es Angrei­fern künftig ermög­li­chen, heute gespei­cherte verschlüs­selte Daten nachträg­lich zu entschlüs­seln. Die Quanten­kryp­to­gra­phie verfolgt dagegen einen anderen Ansatz und nutzt grund­le­gende Prinzi­pien der Quanten­me­cha­nik zur Absiche­rung von Kommu­ni­ka­tion. Ihre zentrale Technik ist die Quantum Key Distri­bu­tion (QKD, Quanten‑Schlüsselverteilung), bei der zwei Parteien einen gemein­sa­men gehei­men Schlüs­sel erzeu­gen, indem sie empfind­li­che Quanten­zu­stände – typischer­weise einzelne Photo­nen – übertra­gen. Jeder Abhör­ver­such stört diese Zustände zwangs­läu­fig und wird durch statis­ti­sche Tests sicht­bar. Dadurch gilt QKD als vielver­spre­chen­der Kandi­dat für den langfris­ti­gen Schutz hochsen­si­bler Infor­ma­tio­nen. Zurzeit wird Quanten­kryp­to­gra­phie jedoch aufgrund von Kosten‑ und Reich­wei­ten­be­schrän­kun­gen vor allem in spezia­li­sier­ten, beson­ders kriti­schen Hochwert‑Netzverbindungen eingesetzt.

Current encryp­tion methods securing most of today’s Inter­net traffic rely on the assumed hardness of mathe­ma­ti­cal problems such as facto­ring large integers. Progress in algorithms or the advent of powerful quantum compu­ters could eventually allow adver­s­a­ries to decrypt stored encrypted data. Quantum crypto­gra­phy instead uses princi­ples of quantum mecha­nics to secure commu­ni­ca­tion. Its core techni­que is quantum key distri­bu­tion (QKD), in which two parties create a shared secret key by trans­mit­ting fragile quantum states, typically single photons. Any eaves­drop­ping attempt unavo­id­a­bly disturbs these states and is revea­led by statis­ti­cal tests, making QKD a candi­date for long term protec­tion of highly sensi­tive infor­ma­tion. Quantum crypto­gra­phy is relevant for future proofing sensi­tive data, although today it is mainly deployed in niche, high value network links due to cost and distance limits.