Zusammenfassung

Gabriel von Mitschke-Collande ist Chief Digital Officer bei Giesecke+Devrient (G+D). Im Interview erklärt er, warum Fortschritte im Quantencomputing jetzt zum Handeln zwingen. Tags: #Postquantenkryptografie | #Quanten Computing | #Quantenkryptografie

Im Detail

Gabriel von Mitschke-Collande ist Chief Digital Officer bei Giesecke+Devrient (G+D). Im Interview erklärt er, warum Fortschritte im Quantencomputing jetzt zum Handeln zwingen.

Herr von Mitschke-Collande, warum müssen wir uns schon heute mit Post-Quanten-Kryptografie, kurz PQC, beschäftigen?

Gabriel von Mitschke-Collande: Die Einschätzung, wann Quantencomputing eine relevante Technologie wird, verändert sich gerade. Die Forschung hat in den vergangenen Jahren insbesondere bei der Quantenfehlerkorrektur große Fortschritte gemacht. Dadurch könnte es sein, dass leistungsfähige Quantencomputer früher Realität werden als ursprünglich angenommen.

Das ist zunächst einmal eine sehr gute Nachricht. Quantencomputing gehört zu den wichtigsten Zukunftstechnologien und eröffnet enorme Chancen, etwa für wissenschaftliche Simulationen oder die Entwicklung neuer Medikamente.

Gleichzeitig bedeutet diese Entwicklung aber auch, dass wir uns früher als erwartet mit den Sicherheitsauswirkungen beschäftigen müssen – und diese gehen weit über die reine IT-Security hinaus.

Was macht eine eigentlich positive Technologie zu einem Sicherheitsproblem? Und warum ist nicht nur die IT davon betroffen?

Gabriel von Mitschke-Collande: Leistungsfähige Quantencomputer könnten bestimmte heute weit verbreitete kryptografische Verfahren künftig deutlich effizienter angreifen als klassische Computer.

Besonders betroffen sind davon ausgerechnet die asymmetrischen Verfahren, auf denen ein großer Teil unserer Vertrauensinfrastrukturen basiert: digitale Signaturen, Zertifikate, Authentifizierung oder der sichere Austausch von Schlüsseln.

Werden bestehende Verschlüsselungen angreifbar, könnten Zahlungen manipuliert, vertrauliche Kommunikation entschlüsselt oder digitale Identitäten kompromittiert werden. Deshalb müssen wir diese Verfahren durch quantensichere Verfahren ersetzen, die auch gegen Angriffe mit Quantencomputern sicher bleiben.

Sie beschäftigen sich intensiv mit Post-Quanten-Kryptografie – was ist aus Ihrer Sicht der größte Knackpunkt?

Gabriel von Mitschke-Collande: Überraschenderweise ist das nicht, wie man vielleicht denken könnte, die Mathematik, sondern die Migration. Tatsächlich existieren die grundlegenden quantensicheren Verfahren bereits.

Die entscheidende Aufgabe besteht jetzt darin, diese Verfahren in weltweit gewachsene digitale Systeme und Vertrauensinfrastrukturen zu integrieren, etwa in Ausweis- und Grenzkontrollsysteme, den Zahlungsverkehr oder Telekommunikationsnetzwerke.

Dabei ist es nicht damit getan, einfach einen Algorithmus auszutauschen oder eine neue Software einzuspielen. In vielen Fällen reicht es zudem nicht aus, lediglich Software anzupassen. Auch bestehende Hardware und Systemarchitekturen müssen berücksichtigt werden.

Die neuen Verfahren müssen zudem so integriert werden, dass bestehende Systeme und Vertrauensinfrastrukturen weiterhin zuverlässig zusammenarbeiten. Kryptografie ist tief in verschiedenste Systeme, Netzwerke und Anwendungen eingebettet. Ein wichtiger erster Schritt ist somit, Transparenz zu schaffen: Wo werden welche kryptografischen Verfahren eingesetzt und welche Systeme hängen davon ab?

Hinzu kommt, dass kryptografische Verfahren selten isoliert genutzt werden, sondern Teil größerer digitaler Ökosysteme sind. Wenn eine Komponente angepasst wird, müssen häufig auch viele andere Komponenten mitziehen, damit die gesamte Vertrauenskette weiterhin funktioniert.

Nur wenn alle beteiligten Komponenten zusammenspielen, bleiben die Sicherheit und Interoperabilität des Gesamtsystems erhalten. Deshalb dürften wir vor einer der größten kryptografischen Migrationen aller Zeiten stehen.

Die eigentliche Herausforderung ist nicht die Mathematik, sondern die Migration.

Gabriel von Mitschke-Collande, Giesecke+Devrient

Wie geht man diese Migration am besten an?

Gabriel von Mitschke-Collande: Am besten verfolgen wir einen schrittweisen und risikobasierten Ansatz: Zunächst müssen besonders kritische Anwendungen identifiziert und priorisiert werden, also Systeme, bei denen sensible Daten langfristig geschützt werden müssen oder ein Angriff besonders weitreichende Folgen hätte.

Eine Roadmap der EU empfiehlt, solche Anwendungsfälle bis Ende 2030 auf quantensichere Verfahren umzustellen.

Entscheidend ist, nicht alle Systeme über einen Kamm zu scheren. Der richtige Migrationspfad hängt davon ab, wie lange ein Produkt im Einsatz bleibt, wie sensibel die geschützten Daten sind, ob sich die Kryptografie im laufenden Betrieb aktualisieren lässt und wie stark das Produkt in bestehende Vertrauensinfrastrukturen eingebunden ist.

Je nach Anwendungsfall kann daher eine direkte Einführung quantensicherer Verfahren, ein kryptoagiler Ansatz oder auch eine bewusste Übergangsstrategie die richtige Wahl sein.

Können Sie das an einem konkreten Beispiel erläutern?

Gabriel von Mitschke-Collande: Bei elektronischen Ausweisen und Reisepässen reicht es beispielsweise nicht aus, bestehende Verfahren einfach auszutauschen. Stattdessen erfolgt die Umstellung schrittweise über einen hybriden Ansatz, bei dem zusätzlich eine quantenresistente Signatur über die Daten in das Dokument gebracht wird.

Die neuen PQC-Algorithmen werden dann über einen längeren Zeitraum parallel zu den bestehenden kryptografischen Verfahren laufen. Erst in einem zweiten Schritt wird das Dokument dann vollständig mit den neuen quantensicheren Verfahren abgesichert.

Solche hybriden Ansätze werden uns in den kommenden Jahren voraussichtlich in vielen Anwendungsbereichen begegnen, weil sie einen schrittweisen und risikoarmen Übergang ermöglichen.

Den zweiten Migrationsschritt haben wir für Ausweise übrigens gemeinsam mit der Bundesdruckerei in einer Machbarkeitsstudie untersucht. An einem Demonstrator konnten wir zeigen, dass sich PQC-Verfahren trotz des deutlich höheren Ressourcenbedarfs technisch in Sicherheitschips für Ausweisdokumente integrieren lassen.

Ist dieser hybride Ansatz der Regelfall?

Gabriel von Mitschke-Collande: Nein, er ist nur eine von mehreren Migrationsstrategien. Er eignet sich vor allem für Anwendungen, die mit bestehenden Vertrauensinfrastrukturen interoperabel bleiben müssen, wie eben elektronische Ausweise oder Reisepässe. Anders sieht es bei ganz neuen Produkten aus.

Wenn sie nicht in gewachsene kryptografische Ökosysteme eingebunden werden müssen, lassen sie sich von Anfang an nativ quantenresistent entwickeln.

Bei Produkten, die sich über ihren Lebenszyklus aktualisieren lassen, etwa SIM- und eSIM-Lösungen, empfiehlt sich dagegen Kryptoagilität. Sie werden so konzipiert, dass sich kryptografische Verfahren bei Bedarf flexibel austauschen lassen, ohne das gesamte Produkt ersetzen zu müssen.

Und schließlich gibt es Produkte mit einer kurzen Lebensdauer, bei denen keine Migration erforderlich ist, weil sie ersetzt werden, bevor Quantencomputer zu einer realen Bedrohung werden. Dazu zählen beispielsweise Bezahlkarten.

Was raten Sie Unternehmen, die sich bislang noch nicht mit Post-Quanten-Kryptografie beschäftigt haben?

Gabriel von Mitschke-Collande: Der größte Denkfehler wäre zu glauben, man könne mit der Umstellung auf quantensichere Verfahren warten, bis Quantencomputer tatsächlich verfügbar sind. Die vollständige Migration zu quantensicherer Kryptografie wird viele Jahre dauern.

Außerdem sind schon heute Daten dem Risiko „Harvest Now, Decrypt Later“ ausgesetzt: Angreifer können schon jetzt hochsensible Informationen abfangen und speichern, um sie zu entschlüsseln, sobald leistungsfähige Quantencomputer verfügbar sind.

Die Herausforderung ist groß: Unterschiedliche Produkte haben unterschiedliche Anforderungen, und nicht für jede Anwendung ist heute schon klar, welcher Weg der richtige sein wird. Das kann verunsichern, ist aber kein Grund abzuwarten. Entscheidend ist, jetzt die ersten Schritte zu gehen: eben eine Bestandsaufnahme zu machen und besonders kritische Bereiche in den Fokus zu nehmen.

Wer heute beginnt, schafft die Voraussetzungen dafür, rechtzeitig auf das Quantenzeitalter vorbereitet zu sein.

Herr von Mitschke-Collande, wir danken für dieses Gespräch.

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