Das Fujitsu- und Riken-Forschungsinstitut bringen voraussichtlich im Jahr 2023 zusammen mit multinationalen Technologieunternehmen aus Japan einen Quantencomputer auf den Markt. Dieser ist theoretisch in der Lage, den Bitcoin-Verschlüsselungsalgorithmus zu knacken. Läuten Quantencomputer also das Ende von Krypto ein?
Der Quantencomputer von Fujitsu verfügt angeblich über eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit als der von Hewlett-Packard gebaute Frontier (der bisher schnellste Supercomputer der Welt). Zunächst soll das japanische Modell für Finanzprognosen und die Entwicklung neuer Medikamente zum Einsatz kommen.
Fujitsu verwendet für die Entwicklung sogenannte Supraleitermaterialien, die bei Abkühlung auf eine Temperatur nahe dem “absoluten Nullpunkt” keinen elektrischen Widerstand mehr aufweisen. Vivek Mahajan, CEO von Fujitsu, erklärte am 14. Oktober 2022 in einem Interview mit CNBC:
“Quantencomputing hat das Potenzial, die Welt gewaltig zu verändern. Damit lassen sich Probleme der Molekulardynamik, des Finanzwesens und der Gesundheitsbranche lösen.”
Laut Mahajan sind Quantencomputer möglicherweise in der Lage, mathematische Optimierungsprobleme wie den Shor-Algorithmus oder das sogenannte Travelling-Salesman-Problem zu lösen. Der Shor-Algorithmus nutzt Methoden aus Quanteninformatik, um Primfaktoren zu berechnen, welche unter anderem bei Verschlüsselungen eine große Rolle spielen.
Beim Travelling-Salesman-Problem hingegen geht es darum, die kürzeste Route zu finden, bei der man jede durch ein lokales Straßennetz verbundene Stadt besucht und dann wieder zum Ausgangspunkt zurückkehrt. Auch andere Probleme, die selbst für Supercomputer als zu anspruchsvoll gelten, sind angeblich mit dem neuen Quantencomputer lösbar.
Andere Technologie-Unternehmen wie Google machen bereits signifikante Fortschritte bei der Entwicklung ihrer eigenen Quantencomputer. Google sieht jedoch erst für das Jahr 2029 ein Kommerzialisierungspotenzial für das eigene Modell.
Der Quantencomputer von Fujitsu entpuppt sich also möglicherweise als Marktführer. Darüber hinaus kann der Quantencomputer von Fujitsu mit 64 “Qubits” punkten, während der Quantencomputer von Google nur über 53 Qubits an Rechenleistung verfügt.
Warum sind Quantencomputer eine Bedrohung für Bitcoin?
Die P2P-Börse LocalBitcoins und die Autoren einer wissenschaftlichen Arbeit der Universität Sussex aus dem Jahr 2022 warnten bereits davor, dass Quantencomputer den im Bitcoin-Netzwerk verwendeten SHA256-Algorithmus knacken könnten.
In einem Proof-of-Work-Blockchain-System wie Bitcoin konkurrieren die Miner darum, eine numerische Lösung für einen Algorithmus wie den SHA256-Algorithmus zu finden. Dabei bestimmt der als Difficulty bezeichnete Parameter die Schwierigkeit, solche Lösungen zu erraten. Die Miner führen Hashing-Operationen am Header eines Bitcoin-Transaktionsblocks durch, um die zufällig generierte Zahl zu finden. Mithilfe des SHA256-Algorithmus erhalten sie dann eine numerische Lösung.
Ein Miner errät die richtige Lösung oft erst, nachdem er Quadrillionen von “Hashing”-Operationen pro Sekunde durchgeführt hat.
Der Computer der Wahl für das Bitcoin-Mining ist derzeit ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC). Die mathematische Schwierigkeit, eine Lösung zu finden, trägt dazu bei, das Bitcoin-Netzwerk zu sichern. Da ein Quantencomputer wesentlich mehr Berechnungen als ein herkömmlicher Computer durchführen kann, bedroht dieser die Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks, welche bis jetzt als quasi kugelsicher gilt.
Krypto-Community bereitet sich auf Quantencomputerangriffe vor
Allerdings haben Quantencomputer immer noch Probleme bei der Durchführung langer Berechnungen. Aktuelle Forschungsarbeiten von Unternehmen wie IBM und Thale im Bereich der Post-Quanten-Kryptografie zeichnen jedoch langsam ein klareres Bild von einer Post-Quantum-Zukunft. Das U.S. National Institute of Standards and Technology ist derzeit führend in der Erforschung potenziell quantenresistenter kryptografischer Algorithmen.
Ideen zur kryptografischen Verteidigung gegen die Quantentechnologie gibt es mindestens seit 2019, als Google erstmals Ergebnisse zu seiner Maschine veröffentlichte.
Der Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin zeigte sich unbeeindruckt von der potenziellen Bedrohung durch Quantencomputer für die Sicherheit von Kryptowährungen. Er verglich die Entwicklung von Quantencomputern mit der Entwicklung der Kernenergie. Jahre nach der Entwicklung der ersten Wasserstoffbombe wurde Nuklearenergie schließlich auch nicht ein fester Bestandteil unseres täglichen Lebens. Eine ähnliche Prognose gab Buterin auch für Quantencomputer ab.
Des Weiteren muss die Leistung von Quantencomputern laut Buterin auch sorgfältig genutzt werden, bevor sie auch wirklich das Potenzial hat die Realität zu verändern. Außerdem arbeitet die Krypto-Community bereits an neuen, quantencomputersicheren Algorithmen:
“Aber für jeden kryptografischen Algorithmus, den Quantencomputer brechen können, wissen wir, dass wir einen Ersatz haben (…), den Quantencomputer nicht brechen können.”
Vitalik Buterin
Im Jahr 2019 stellte ein Forscher der Ethereum Foundation bereits die ersten Ideen zur Erhöhung der Quantenwiderstandsfähigkeit für die Ethereum-Blockchain vor. Andere Krypto-Projekte entwickeln zudem bereits neue quantensichere Kryptowährungen und Blockchains wie den Quantum Resistance Ledger.
Zu den bereits existierenden Lösungen gehören die sogenannte gerichtete azyklische Grafen-Technologie der IOTA-Entwickler sowie die Quanten-Schlüsselverteilungs-Technologie von JPMorgan. Sollte also tatsächlich ein Quantencomputer erscheinen, der Bitcoin knacken kann, muss das nicht zwingend das Ende von Krypto bedeuten.
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