Quantastisch! Oder doch nicht? Schnelligkeit versus Datensicherheit

Quantastisch! Oder doch nicht? Schnelligkeit versus Datensicherheit


Moores Gesetz besagt, dass sich die Komplexität von Transistoren auf Computerchips in regelmäßigen Abständen von ein bis zwei Jahren verdoppelt. Daraus wird oft geschlussfolgert, dass auch die Rechenleistung moderner Computer in einem ähnlichen, linearen Zusammenhang anwächst. Während viele Experten zuletzt befürchteten, dass dieser Trend aufgrund von finanziellen bzw. technischen Limitationen nicht unendlich weiterlaufen könne, suchen Forscher und Entwickler weltweit nach Alternativen. Solche neuen Technologien beruhen größtenteils auf mehrwertigen Logiken wie Graphentheorie, Spintronik oder Quantenmechanik.

Bei der zuletzt genannten Technologie ist Google laut Medienberichten kürzlich ein Durchbruch gelungen. Obgleich der ursprüngliche Artikel kurzerhand wieder aus dem Netz verschwunden ist, wird Googles Entwicklung eines leistungsstarken Quantencomputers derzeit heiß diskutiert. Dieser soll laut dem veröffentlichten Dokument ein bekanntes mathematisches Problem innerhalb von drei Minuten und 20 Sekunden lösen, für welches heutige Rechenstrukturen schätzungsweise 10.000 Jahre bräuchten.


Binäres Prinzip und Superpositionen

Aber wie ist das überhaupt möglich? Während normale Prozessoren nach dem binären Prinzip nur zwei zulässige Zustände berücksichtigen (Strom fließt oder fließt nicht bzw. Eins oder Null), können sich die Qubits eines Quantencomputers zusätzlich in sogenannten Überlagerungszuständen oder auch Superpositionen befinden. Dies lässt sich gemäß quantenphysikalischer Theorien so interpretieren, dass die Qubits so lange beide Zustände innehalten, bis man sie sich letztendlich ansieht und sie sich für einen Zustand „entscheiden“. Auf diese abstrakte Weise lassen sich komplexe Quantencomputer konstruieren, welche dazu imstande sind, konkrete Aufgaben wesentlich schneller als klassische Computer zu lösen und somit die „Quantenüberlegenheit“ (quantum supremacy) zu erreichen.

Wenngleich eine kommerzielle Nutzung solcher Computer noch in ferner Zukunft liegt, wären die unmittelbaren Folgen für die Industrie und Gesellschaft verheerend. Die meisten Performance-basierten Algorithmen und dazugehörigen Softwareprodukte würden aufgrund der zur Verfügung stehenden (quasi unendlichen) Rechenleistung überflüssig. Zudem eignen sich Quantenprozessoren besonders gut für sogenannte Optimierungsprobleme, welche zumeist auf maschinelles Lernen zurückgreifen. Eben solche neuronalen Netzwerke mit Quantencomputern zu koppeln, würde das Herz des ein oder anderen Science-Fiction-Fans höher schlagen lassen: rasant lernfähige Maschinen, die hoffentlich nicht die Weltherrschaft an sich reißen.


Datensicherheit und digitale „Quantenapokalypse“ 

Ein weiteres ernsthaftes Problem im Zusammenhang mit verwendungsfähigen Quantencomputern läge in der Datensicherheit. Insbesondere wäre die sichere Kommunikation im Internet gefährdet, da mit einer ausreichenden Anzahl von Qubits gängige Verschlüsselungsalgorithmen in Sekundenschnelle geknackt werden könnten. Auch wenn die zugrundeliegenden Kryptoverfahren fortlaufend verstärkt werden, existieren nur wenige „quantensichere“ Algorithmen. Die aktive Erforschung und rechtzeitige Einführung solcher Verschlüsselungsmethoden ist deshalb entscheidend, um eine digitale „Quantenapokalypse“ zu vermeiden.

Sicherheitsgewährleistungen sind natürlich auch ein wichtiges Thema für die adesso insurance solutions, da insbesondere im Umgang mit sensiblen Kundendaten entsprechende Verschlüsselungsalgorithmen eingebunden werden. Allerdings könnte die ohnehin schon hohe Rechengeschwindigkeit unserer Softwareprodukte mit dem Einsatz von Quantencomputern noch besser genutzt werden. Im Allgemeinen würden sich einige Vorteile für die fachspezifischen Anwendungen der in|sure-Produktfamilie anbieten, wie zum Beispiel das sekundenschnelle Durchführen tausender versicherungsmathematischer Hochrechnungen und Simulationen.

Wichtigstes Thema ist und bleibt jedoch die Datensicherheit, unabhängig von der Branche. Egal, ob kundenspezifische Daten einer Versicherungsgesellschaft oder verschlüsselte Informationen von Geheimdiensten – ausgerüstet mit solchem Wissen wären die Quantenmaschinen der Weltherrschaft definitiv noch ein paar Schritte näher.

 

 

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