Quantum Resilience verstehen und wirksam adressieren

Die Vertraulichkeit von Daten wird in erster Linie durch Verschlüsselung gewährleistet.

Bei gespeicherten Daten kommen in der Regel symmetrische Verschlüsselungsalgorithmen zum Einsatz. Bei der Übertragung von Daten hingegen werden Public-Key-Kryptosysteme genutzt, um einen symmetrischen Sitzungsschlüssel auszutauschen. Dieser Sitzungsschlüssel verschlüsselt anschliessend die übertragenen Daten.

Harvest now, decrypt later 

Das Szenario „Harvest now, decrypt later“ (HNDL) beschreibt das Risiko, dass Angreifer bereits heute verschlüsselte Daten sammeln, um diese zu einem späteren Zeitpunkt – mithilfe leistungsfähiger Quantencomputer – zu entschlüsseln.

Dieses Risiko ist insbesondere für Daten mit langfristigem Schutzbedarf relevant, etwa für medizinische Daten, staatliche Kommunikation oder geistiges Eigentum. Im Kern steht HNDL in direktem Zusammenhang mit dem Mosca‑Theorem:

Wenn die notwendige Vertraulichkeitsdauer von Daten (X) zuzüglich der Zeit für die Migration zu quantensicheren Verfahren (Y) grösser ist als die verbleibende Zeit bis zum Q‑Day (Q), sind diese Daten bereits heute gefährdet. Für Unternehmen bedeutet dies: Auch aktuell als sicher geltende Verschlüsselung kann langfristig unzureichend sein – insbesondere bei sensiblen oder strategisch wichtigen Informationen.

Authentifizierung und Nichtabstreitbarkeit werden durch kryptografische Protokolle gewährleistet, welche einen überprüfbaren Nachweis der Identität eines Users beziehungsweise einer Transaktion ermöglichen.

Authentifizierung erfolgt beispielsweise über digitale Zertifikate, Challenge-Response-Protokolle und Message Authentication Codes (MACs), die häufig auf Public-Key-Kryptografie basieren.

Nichtabstreitbarkeit wird vor allem durch digitale Signaturen erreicht: Sie verknüpfen mithilfe von Public-Key-Kryptografie eine Identität mit einer bestimmten Nachricht oder Transaktion, sodass diese unabhängig überprüft und später nicht bestritten werden kann.

Trust now, forge later 

Das Szenario „Trust now, forge later“ (TNFL) betrifft die Integrität und Verlässlichkeit heutiger kryptografischer Verfahren zur Authentifizierung und Gewährleistung der Nichtabstreitbarkeit.

So kann beispielsweise eine heute als gültig betrachtete Signatur künftig gefälscht werden, sobald zugrundeliegende kryptografische Verfahren durch Quantencomputer gebrochen werden.

Die potenziellen Auswirkungen sind weitreichend:

• Verträge und Dokumente verlieren ihren Beweiswert

• Software‑Updates können manipuliert werden

• Identitäten und Zugriffsrechte können kompromittiert werden

• Transaktionen, Zertifikate und Audit‑Logs werden angreifbar

Dadurch wird das grundlegende Vertrauen in digitale Systeme und Prozesse nachhaltig beeinträchtigt.

Technologische Entwicklungen, Kryptoanalyse und Implementierungsattacken können jedes kryptografische Verfahren bedrohen. Crypto Agility – die Fähigkeit, kryptografische Verfahren flexibel, zeitnah und kontrolliert auszutauschen – wird daher zu einer strategischen Schlüsselkompetenz für Unternehmen.

Es reduziert langfristige Risiken und ermöglicht es Unternehmen, schneller auf neue Bedrohungen zu reagieren und ihre Sicherheit nachhaltig zu stärken.

Der sogenannte Q-Day bezeichnet den Zeitpunkt, an dem Quantencomputer bestehende Public-Key-Verfahren brechen können.

Technologische Fortschritte im Bereich der Quantum-Hardware, insbesondere die Anzahl logischer Gatteroperationen, die ein System vor einem Ausfall ausführen kann und die Anzahl logischer Operationen pro Sekunde, die Qubit-Stabilität (verfügbare logische Qubits, Fehlerkorrektur und Konnektivität) sowie die algorithmische Effizienz beeinflussen den Zeitpunkt des Q-Day.

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Aktuelle technologische Durchbrüche – unter anderem von Google Quantum AI in Zusammenarbeit mit der University of California, Berkeley, der Stanford University und Ethereum (Mai 2025 und März 2026), Iceberg Quantum (Februar 2026) sowie Oratomic in Zusammenarbeit mit der University of California, Berkeley und dem California Institute of Technology (März 2026) haben Hardwareanforderungen zum Brechen asymmetrischer Kryptografie deutlich reduziert.

Während vor etwas mehr als einem Jahr noch rund 20 Millionen physische Qubits erforderlich gewesen wären, liegt der Bedarf heute bei weniger als einer Million für das Entschlüsseln von RSA und unter 500’000 bei elliptischen Kurven.

Unter neueren Quantencomputer-Architekturen könnte dieser Wert sogar noch weiter sinken – auf weniger als 100 000 physische Qubits für RSA und in der Grössenordnung von 10’000 für elliptische Kurven.

Diese Entwicklungen – in Kombination mit den Roadmaps führender Technologieanbieter wie IBM, IQM und IonQ zur Realisierung skalierbarer Quantencomputer – haben dazu geführt, dass Unternehmen wie Google, Microsoft und Cloudflare ihre Zeitpläne für die Migration zu Post-Quantum-Kryptografie beschleunigen und eine Ablösung quantenanfälliger asymmetrischer Verfahren bis 2029 anstreben.