Was ist ein Quanten-Computer?

An Quanten-Computern forschen Wissenschaftler seit Jahrzehnten. Sie sollen den Weg aus einer technologischen Sackgasse weisen. Denn herkömmliche Computer werden immer kleiner und leistungsfähiger - und stoßen irgendwann an die Grenzen der Physik. Forscher wollen daher einen Computer entwickeln, der nicht der klassischen Physik folgt, sondern den Gesetzen der Quantenmechanik.

Wie funktionieren Quanten-Computer?

Bei normalen Rechnern können die kleinsten Einheiten, die Bits, entweder den Wert Null oder Eins darstellen. Dagegen können die „Qubits“ der Quanten-Computer mehrere Informationen gleichzeitig darstellen. Auf diese Weise könnten die Rechner auch „Abkürzungen“ nehmen und viel schneller ans Ziel kommen. Vorstellbar ist, dass ein Quanten-Computer eines Tages millionenfach schneller ist als heutige Supercomputer.

Wie weit sind die Forscher dabei?

Von der Vision zur Wirklichkeit ist noch ein weiter Weg. Experimente etwa in Deutschland, der Schweiz oder den USA arbeiten bislang mit wenigen Qubits. Eine besondere Herausforderung ist es, dass die Bestandteile peinlich genau von äußeren Einflüssen abgeschottet werden müssen. Andernfalls seien die Systeme völlig nutzlos, sagte Daniel Lidar, Professor am Center for Quantum Information Science an der Universität von Southern California der „Washington Post“. Auch große US-Unternehmen wie IBM und Microsoft arbeiten an der Erforschung der Technologie.

Wozu braucht der US-Geheimdienst NSA solche Rechner?

Die NSA könne mit Quanten-Rechnern selbst hochverschlüsselte Daten von Banken, Unternehmen und Regierung knacken, schreibt die „Washington Post“. Herkömmliche Verschlüsselungstechniken basieren darauf, dass Informationen mit Hilfe von komplexen mathematischen Formeln und geheimen „Schlüsseln“ geschützt werden. Je länger die Schlüssel, umso mehr Rechenleistung ist für das Entschlüsseln erforderlich. Manche sind selbst für einen Geheimdienst wie die NSA nicht knackbar. Die Entschlüsselung würde Milliarden von Jahren dauern, sagte Geza Giedke vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching. „Mit dem Quanten-Computer könnte das in Stunden oder Tagen passieren.“

Wie gefährlich wären Quanten-Computer der NSA für die Sicherheit von Verschlüsselung?

Nach derzeitigem Forschungsstand dürfte es noch Jahre oder gar Jahrzehnte dauern, bis ein Quanten-Computer erfolgreich zum Decodieren von Verschlüsselungstechniken eingesetzt werden kann. „In zehn Jahren glaube ich nicht, dass wir einen PGP-Code knacken können“, sagt Giedke über ein gängiges Programm zum Schutz von E-Mails. „Das sind noch einige Jahrzehnte.“ Der US-Forscher Seth Lloyd vom Massachusetts Institute of Technology rechnet mit einer etwas schnelleren Lösung. Doch auch er sagte der „Washington Post“, einen Quanten-Computer nach den Wünschen der NSA werde es frühestens in fünf Jahren geben.

Müssen Nutzer sich Sorgen machen?

Selbst ohne einen Quanten-Computer gibt es genug Schwachstellen in Geräten und Computerprogrammen, die Geheimdienste ausnutzen können. Daher würde ein Geheimdienst wie die NSA selbst in Zukunft wohl kaum einen Quanten-Computer für einen Angriff auf Normalnutzer brauchen, schätzt Giedke. Anders sieht es beim Ausspähen von Regierungen oder großen Unternehmen aus, die ihre Computersysteme besonders absichern. „Für politische, militärische, wirtschaftliche, professionelle Geheimhaltung ist das natürlich sehr relevant.“