Die Revolution der Quantencomputer
Wissenschaftler sind sich einig, dass Quantencomputer die Welt revolutionieren werden. Sie könnten medizinischen Forschern helfen, Heilmittel gegen Krebs zu entwickeln, und Umweltschützern ermöglichen, schädliche Emissionen in die Atmosphäre zu reduzieren. Diese Vorteile könnten jedoch nicht ohne Weiteres auf Kryptowährungen übertragen werden.
Funktionsweise von Quantencomputern
Quantencomputer unterscheiden sich grundlegend von herkömmlichen Computern. Um zu verstehen, warum sie eine Bedrohung für Bitcoin darstellen, müssen wir zunächst ihre Funktionsweise betrachten. Klassische Computer arbeiten mit Bits – Nullen (0) und Einsen (1). Alles, was Ihr Laptop oder Smartphone tut, basiert letztlich auf Kombinationen dieser Bits.
Quantencomputer hingegen verwenden Qubits (Quantenbits). Ihr Hauptmerkmal ist, dass sie gleichzeitig sowohl 0 als auch 1 sein können, eine Eigenschaft, die als Überlagerung bezeichnet wird. Qubits können auch miteinander verschränkt sein (Quantenverschränkung), was es ihnen ermöglicht, riesige Datenmengen parallel zu verarbeiten.
Rechenleistung und Möglichkeiten
Das bedeutet, dass ein klassischer Computer Optionen nacheinander verarbeitet, während ein Quantencomputer viele Zustände gleichzeitig verarbeiten kann. Zum Beispiel können 2 Qubits 4 Kombinationen (00, 01, 10, 11) gleichzeitig speichern. 50 Qubits repräsentieren über eine Billiarde Zustände (250) – eine Zahl so groß, dass ein herkömmlicher PC sie in Tausenden von Jahren nicht verarbeiten könnte.
Die Rechenleistung von Quantencomputern eröffnet viele Möglichkeiten. In der Medizin ermöglicht sie eine beschleunigte Modellierung von Molekülen zur Entwicklung neuer Medikamente. In der Logistik ermöglicht sie die Optimierung komplexer Routen. In der Finanzwelt ermöglicht sie die Analyse riesiger Datenmengen.
Bedrohungen für die Kryptographie
Stellen Sie sich vor, Sie müssen einen bestimmten Schlüssel auf einem riesigen Schlüsselbund finden. Ein klassischer Computer überprüft die Schlüssel nacheinander, während ein Quantencomputer dank der Überlagerung alle auf einmal „scannen“ kann. Dies stellt eine Gefahr für die Kryptographie dar: Algorithmen wie Shors können Verschlüsselungen in Minuten statt in Milliarden von Jahren brechen.
Eine weitere Bedrohung betrifft das Mining. Der Grover-Algorithmus ermöglicht es Quantencomputern, Hash-Suchen erheblich zu beschleunigen. Theoretisch könnte dies zu einem 51%-Angriff führen, bei dem ein Benutzer mehr als 50% der Rechenleistung des Netzwerks kontrolliert. Das Brechen von SHA-256 würde jedoch Millionen von Qubits erfordern, was derzeit unerreichbar ist.
Die Gefahr alter Bitcoins
Ein weiteres akutes Problem sind „alte“ Bitcoins. Laut dem Bitcoin-Core-Entwickler Pieter Wuille sind etwa 7 Millionen BTC (37% des Gesamtangebots im Jahr 2019) in Adressen mit exponierten öffentlichen Schlüsseln gespeichert. In Zukunft könnten Quantencomputer diese Schlüssel berechnen und all diese Gelder stehlen.
„Angreifer können bereits öffentliche Schlüssel aus der Blockchain sammeln und sie dann entschlüsseln, wenn leistungsstarke Quantencomputer verfügbar werden. So würde ein solcher Angriff funktionieren: Ein öffentlicher Schlüssel wird offengelegt, wenn eine Transaktion veröffentlicht wird. Während die Transaktion auf die Bestätigung wartet, könnte ein quantenfeindlicher Angreifer den Shor-Algorithmus ausführen, den privaten Schlüssel finden und seine eigene Transaktion für dieselben Münzen signieren“, erklärte die Quelle.
Aktuelle Situation und Ausblick
Dennoch beruhigt Mithus: Für den Moment kann selbst der leistungsstärkste Quantencomputer die Bitcoin-Verschlüsselung nicht knacken. Die Krypto-Community hat Zeit, sich vorzubereiten. Wann ein Quantencomputer Bitcoin knacken wird, ist ungewiss. Die heutigen Quantencomputer sind noch eher wissenschaftliche Experimente als Blockchain-Hacking-Tools. Dies könnte sich jedoch im nächsten Jahrzehnt ändern.
Aktuelle Quantencomputer (z.B. Google Willow mit 105 Qubits) können ECDSA oder SHA-256 noch nicht knacken. Dies erfordert Millionen von Qubits mit hoher Präzision. Die heutigen Quantensysteme, wie IBMs Condor (1.121 Qubits), arbeiten unter extremen Bedingungen – bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt. Sie kämpfen auch ständig mit Dekohärenz (Verlust des Quantenstatus).
Ein echter Angriff auf Bitcoin würde Millionen stabiler Qubits erfordern (der aktuelle Rekord liegt bei etwa 1.000), effektive Fehlerkorrektur und praktische Implementierung von Algorithmen. Shors und Grovers Algorithmen sind in diesem Stadium nur theoretisch.
Vorbereitung auf die Zukunft
Experten (Wired, WSJ) glauben weiterhin, dass ein praktischer Quantencomputer in den nächsten mindestens zehn Jahren nicht entstehen wird, aber der Trend ist besorgniserregend. Wir sind wahrscheinlich ein oder zwei Jahrzehnte davon entfernt, eine „kritische Masse“ von Qubits zu erreichen, die in der Lage sind, ECDSA (einen Algorithmus zur öffentlichen Schlüssel-Kryptographie) zu knacken, es sei denn, es gibt einen revolutionären Durchbruch.
Bitcoin- und Ethereum-Entwickler diskutieren bereits über den Übergang zu quantenresistenten Systemen. Dies könnte jedoch Jahre dauern. Für den Moment empfiehlt Mithus:
- Veraltete Adressformate (P2PK) aufzugeben, bei denen der öffentliche Schlüssel in der Blockchain sichtbar ist.
- Moderne Standards (Bech32, P2WPKH/P2TR) verwenden, bei denen der Schlüssel nur offengelegt wird, wenn Gelder ausgegeben werden.
- Adressen sollten niemals wiederholt werden – jede neue Zahlung sollte eine einzigartige Adresse erhalten.
Fazit
Bisher sind Quantencomputer noch weitgehend Science-Fiction. Ihre Entwicklung ist jedoch nur eine Frage der Zeit. Wie Alex Mithus sagt:
„Die Bedrohung ist real, aber nicht unmittelbar.“
Die Community hat mindestens 10 Jahre Zeit, sich auf die massenhafte Einführung von Quantencomputing vorzubereiten.
