Quantencomputer: das Ende Bitcoins?

Seit Jahrzehnten arbeiten Physiker an Quantencomputern. Diese auf  quantenmechanischen Prinzipien beruhenden Rechner sollen den klassischen  binären Computern in gewissen Anwendungsfeldern haushoch überlegen  sein. 1994, noch Jahre bevor es die ersten experimentellen  Quantencomputer gab, veröffentlichte Peter Shor einen Algorithmus für Quantencomputer, der Zahlen effizient in ihre Primfaktoren zerlegen  kann. Damit war die Grundlage eines neuen mächtigen Angriffs auf RSA, ein  asymmetrischen Kryptosystems, das weit verbreitet ist, geschaffen. Zwar  beruht Bitcoins Verschlüsselung nicht auf RSA, aber Quantencomputer können auch elliptische Kurvenkryptographie effizient brechen.  

Wie weit ist die Entwicklung der Quantencomputer? 

Die Herstellung von Quantenchips gestaltet sich äußerst schwierig.  Genügend viele Qubits müssen ausreichend lange in einem stabilen Zustand  gehalten werden, damit man sinnvolle Berechnungen durchführen kann.  Dazu müssen sie von allen Umweltfaktoren so gut es geht abgeschirmt  werden. Kleine Temperaturschwankungen oder Erschütterungen sind ein Problem. Deshalb schreitet die Entwicklung nur langsam voran. Zwar  stellte IBM Anfang des Jahres den ersten kommerziellen Quantencomputer vor, aber er  stellt mit seinen 20 Qubits und einer Rekordstabilität von 75  Mikrosekunden keine wirkliche Gefahr für die klassischen Kryptosysteme dar. Um Bitcoin zu brechen braucht es mindestens 1.500 Qubits. Man rechnet mit effizienten Quantenrechnern in den nächsten 1-2  Jahrzehnten. Trotzdem sollte man die Wissenschaft nicht unterschätzen.  Eine bahnbrechende Erfindung, die Qubits auf einfache Weise stabil  halten kann, könnte die prognostizierte Zeit extrem verkürzen.    

Was bedeutet dies für Bitcoin?

Zwar sind kryptographische Hashfunktionen,  wie der in Bitcoin verwendete SHA-256, quantencomputersicher, aber das  Verschlüsselungsverfahren Secp256k1 ist wie alle ECDSA Algrotithmen mit  Quantencomputern angreifbar. Sollte ein leistungsstarker Quantencomputer  zur Verfügung stehen, wäre Bitcoin mit seiner heutigen Technologie wohl am Ende. Der erste Hack einer Bitcoinadresse mit einem solchen System  dürfte den Preis in Richtung Null drücken. Wer setzt schon auf ein  System, das leicht hackbar ist? 

Lösungen 

Aber keine Sorge. Es gibt bereits quantensichere  Einweg-Signaturverfahren, die auch schon von manchen Projekten  implementiert wurden. Zum Beispiel IOTA oder QRL verwenden sogenannte  Winternitz-Signaturen. Diese dürfen nur einmal verwendet werden. Eine Signatur bei dieser Technologie lässt zwar Rückschlüsse auf den privaten  Schlüssel zu um die Möglichkeiten einzugrenzen, jedoch ist das  Verfahren sicher wenn jede Adresse nur einmal verwendet und somit jede  Transaktion von ihr nur einmal signiert wird. Solche Signaturverfahren würden höchstwahrscheinlich durch einen  Hardfork in Bitcoin implementiert werden, wenn es ernst werden sollte.  Nicht nur die Technologie um die Quantencomputer ist in Entwicklung,  auch die Kryptologen schlafen nicht.  

Fazit

Quantencomputer sind zwar eine reelle Gefahr für Bitcoin in seiner  heutigen Form. Doch man kann davon ausgehen, dass die Entwicklung noch  einige Zeit dauern wird. Und falls es dann so weit sein sollte, dass man die klassische Kryptographie mit Quantencomputern angreifen kann,  stehen Lösungen dagegen parat.   

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