Jahrzehntelang galt: Was gut verschlüsselt ist, bleibt auch sicher. Doch dieser Grundsatz wackelt. Der Grund? Quantencomputer. Diese Maschinen versprechen, die Rechenleistung herkömmlicher Computer um ein Vielfaches zu übertreffen – und könnten damit nahezu jede gängige Verschlüsselung knacken. Kein Wunder also, dass Regierungen weltweit mit Milliarden-Investitionen in das Quantenwettrennen einsteigen. Denn wer als Erster über einen leistungsfähigen Quantencomputer verfügt, hat strategische Vorteile von immensem Wert – sowohl militärisch als auch wirtschaftlich.
Zunächst aber widmen wir uns der Frage: Was ist ein Quantencomputer? Während klassische Computer mit Bits arbeiten, die entweder den Wert 0 oder 1 haben, nutzen Quantencomputer sogenannte Qubits. Diese können gleichzeitig 0 und 1 sein – ein Phänomen, das auf den Gesetzen der Quantenmechanik basiert. Das bedeutet: Quantencomputer können eine gigantische Anzahl an Rechenoperationen parallel ausführen.
Besonders mächtig wird diese Kunst beim Lösen bestimmter mathematischer Probleme – etwa dem Faktorisieren, was die Grundlage vieler moderner Verschlüsselungssysteme ist. Ein berühmtes Beispiel ist der sogenannte Shor-Algorithmus, der auf einem Quantencomputer eine RSA-Verschlüsselung binnen Minuten brechen könnte – ein Prozess, der selbst mit den besten Supercomputern Millionen Jahre dauern würde. Und genau diese Fähigkeit macht den Quantencomputer für Staaten so attraktiv.
Die Krypto-Katastrophe: Was passiert, wenn Quantencomputer Realität werden?
Heute schützen Algorithmen wie RSA, ECC oder AES Milliarden von Daten. Banktransaktionen, militärische Kommunikation, Patientendaten, Industriegeheimnisse. Die Annahme dabei ist, dass diese Systeme rechnerisch unüberwindbar sind. Doch Quantencomputer könnten diese Sicherheit schlagartig aufheben – selbst rückwirkend.
Sobald ein Quantencomputer leistungsfähig genug ist, könnten jahrzehntelang sicher geglaubte Daten plötzlich offengelegt werden. Ein Quantencomputer in den Händen eines verfeindeten Regimes ist daher ein echtes Risiko, da womöglich die Abwehr komplett lahmgelegt werden kann oder die Verteidigungsstruktur bekannt wird. Der von den USA geplante Golden Dome könnte dann zum Schweizer Käse werden.
Die großen Player im Quantenwettlauf: USA, China, EU
Im Wettlauf um den Quantencomputer stehen sich vor allem drei Großmächte gegenüber: USA, China und die Europäische Union. Die USA investieren dabei schon seit Jahren massiv. Das National Quantum Initiative Act wurde 2018 verabschiedet, ergänzt durch Milliardenprogramme des Verteidigungsministeriums, der DARPA und Unternehmen wie Google, IBM und Microsoft. So verkündete Google bereits 2019 die sogenannte „Quantenüberlegenheit“, auch wenn die Praxisrelevanz des damaligen Experiments umstritten war.
Wenig verwunderlich verfolgt China hingegen einen staatlich zentralisierten Ansatz. Mit über 10 Milliarden Dollar für das Nationale Quantenforschungszentrum in Hefei und dem erfolgreichen Bau des ersten Quantenkommunikationssatelliten „Micius“ zeigt das Land auch im Quantenbereich seinen globalen Führungsanspruch.
Auch die Europäische Union beteiligt sich am Quantenwettlauf. Die EU setzt dabei mit dem „Quantum Flagship“-Programm auf Kooperation und Grundlagenforschung. Mit Projekten wie dem Quantum Internet Alliance oder dem Quantum Communication Infrastructure will Europa mit China und den USA zwar mithalten – doch in puncto Tempo und strategischer Zielstrebigkeit hinkt man wie so oft hinterher.
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Warum Regierungen nicht abwarten können
Dabei ist Geschwindigkeit im Quantenwettlauf enorm wichtig. Es geht bei der Quantenforschung nicht nur um wirtschaftliche Vorteile – etwa für die Pharmaforschung, Materialwissenschaften oder KI-Optimierungen. Es geht auch um die nationale Sicherheit.
Ein Quantencomputer könnte nicht nur Codes knacken, sondern auch Feindliche Satellitenkommunikation entschlüsseln, Kryptographisch abgesicherte Waffensteuerungen beeinflussen, alle herkömmlichen Cyberabwehrsysteme umgehen und auch die Finanzmärkte destabilisieren. Kurzum: Der Besitz eines funktionstüchtigen Quantencomputers könnte zur „Nuklearwaffe des Informationszeitalters“ werden.
Der Wettlauf hat auch eine defensive Seite. Die sogenannte Post-Quanten-Kryptografie (PQC) wird neue Verschlüsselungsverfahren bereitstellen, die auch für Quantencomputer unknackbar sind. Der entscheidende Punkt ist jedoch, dass die Umstellung auf PQC ein Kraftakt ist – denn sie erfordert weltweit neue Standards, Software-Updates und Hardware-Anpassungen. Unternehmen, Banken, Verwaltungen – sie alle müssen künftig ihre Systeme „quantensicher“ machen. Das kostet Zeit und Geld, die man nur hat, wenn man früh genug beginnt.
Quantencomputer sind auch Hoffnungsträger
Das strategische Potenzial von Quantencomputern erinnert an den Beginn des Atomzeitalters. Der erste, der die neue Technologie beherrscht, definiert die Spielregeln. Der Unterschied: Quantencomputer sind kein militärisches Monopol mehr – auch Unternehmen, Universitäten und Start-ups forschen mit Hochdruck. Dennoch ist klar: Die ersten Quantencomputer mit praxisrelevanter Stärke werden staatlich kontrolliert oder stark reguliert sein.
Neben den offensichtlichen Risiken gibt es allerdings auch viel Positives: Quantencomputer könnten etwa Durchbrüche bei der Simulation von Molekülen bringen und so die Entwicklung von Medikamenten revolutionieren – oder neuartige Werkstoffe (Supraleiter) ermöglichen, die das Energiesystem der Zukunft gestalten. Daneben können Quantencomputer KI-Modelle beschleunigen (neuronale Netze) oder auch verbesserte Klimamodelle bereitstellen. Quantencomputer tragen eine Vielzahl von Chancen, wenn sie entsprechend genutzt werden sollen.
Erster einsetzbarer Quantencomputer nur noch 5 Jahre weit weg?
Viele Fortschritte im Bereich Quantencomputing sind aufgrund der gefährlichen Nutzbarkeit streng geheim. Was in der Öffentlichkeit als „Proof of Concept“ präsentiert wird, könnte in staatlichen Laboren längst zur operationellen Realität geworden sein. Noch gibt es allerdings keinen Quantencomputer, der in der Lage ist, eine heutige RSA-Verschlüsselung tatsächlich zu brechen.
Die Zahl der fehlerkorrigierten Qubits ist derzeit noch zu niedrig, und die Technologie kämpft mit enormen Herausforderungen bei Stabilität, Temperatur und Skalierung. Doch der Trend ist klar: Fortschritte erfolgen schneller als prognostiziert, und mit jedem Jahr rückt der Quantencomputer ein Stück näher.
Laut Einschätzungen der NSA und des US-Verteidigungsministeriums könnte ein „Code-brechender“ Quantencomputer innerhalb der nächsten zehn bis fünfzehn Jahre Realität werden. Andere Experten halten sogar ein Zeitfenster von fünf bis acht Jahren für denkbar – eine kritische Frist, wenn es um die rechtzeitige Umstellung globaler Infrastrukturen geht.
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