Was ist Quantencomputing und was müssen Unternehmen über diese Technologie wissen?
Quantencomputing nutzt die Quantenmechanik, um komplexe Probleme zu lösen, die klassische Computer nicht bewältigen können. Mithilfe von Qubits ermöglicht es Überlagerung und Verschränkung, was schnellere Problemlösungen ermöglicht. Unternehmen sollten sich auf Fortschritte in Bereichen wie Gesundheitswesen, Finanzen und Cybersicherheit vorbereiten und gleichzeitig die Risiken quantenbezogener Bedrohungen berücksichtigen.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Quantencomputing?
Quantencomputing steht für eine neue Ära in der digitalen Technologie, bei der die Kraft der Quantenmechanik genutzt wird, um Probleme zu lösen, die für herkömmliche Computer bisher unerreichbar waren. Anstatt Informationen als 0 oder 1 zu verarbeiten (wie beim klassischen Computing), ermöglichen Quantencomputer, dass Bits gleichzeitig als 0 und 1 existieren.
Wie das National Institute of Standards and Technology (NIST) erklärt, befasst sich die Quantenphysik mit der granularen und unscharfen Natur des Universums und dem physikalischen Verhalten seiner kleinsten Teilchen. Auf die Datenverarbeitung angewendet, steuern Quantenprinzipien jedoch koordinierte Berechnungen, sodass komplexe Probleme mit außerordentlicher Effizienz gelöst werden können.
So funktioniert Quantencomputing
Beim Quantencomputing werden klassische Dateneinheiten (sogenannte Bits) durch Quantenbits – allgemein als Qubits bezeichnet – ersetzt. Ein Konzept, das als Superposition bekannt ist, ermöglicht es diesen Qubits, gleichzeitig 0 und 1 darzustellen. Dies war mit klassischen Bits nicht möglich. Durch Quantenverschränkung können Qubits miteinander verbunden werden, sodass sie sich gegenseitig beeinflussen, unabhängig davon, wie weit sie voneinander entfernt sind.
Beim Quantencomputing können sogenannte Quantengatter Qubits manipulieren. Diese ähneln stark den Logikgattern von früher, die logische Funktionen zur Verarbeitung binärer Daten ausführten. Heutige Quantengatter führen Operationen aus und stützen sich dabei auf Konzepte wie Verschränkung und Superposition. Sequenzen von Quantengattern bilden Quantenschaltungen, die einen wertvollen Rahmen für die Implementierung von Quantenalgorithmen wie dem Shor-Algorithmus (der zum Faktorisieren großer Zahlen verwendet wird) bieten.
Wann werden Quantencomputer voraussichtlich verfügbar sein?
Das Gebiet des Quantencomputings schreitet schnell voran – und obwohl die „Quantenapokalypse“ technisch gesehen noch nicht eingetreten ist, bereiten sich viele Organisationen bereits jetzt auf die Zeit vor, in der Quantencomputer (die weitaus leistungsfähiger sind als klassische Supercomputer) auf den Markt kommen. Dieser Verlauf lässt sich nur schwer vorhersagen, da der Einführung von Quantenlösungen in großem Maßstab viele Herausforderungen im Weg stehen.
Dennoch wurden definitiv Fortschritte erzielt, und Unternehmen sind bestrebt, diesen Übergang zu unterstützen. Erkenntnisse von McKinsey & Company deuten darauf hin, dass viele namhafte Unternehmen planen, Millionen oder sogar zweistellige Millionenbeträge in Quantencomputer zu investieren – und sie werden von immer umfangreicheren öffentlichen Mitteln begleitet. In der Zwischenzeit wird erwartet, dass die Talentpools dramatisch anwachsen werden, da immer mehr Fachleute mit der Navigation in hochentwickelten Algorithmen vertraut werden.
Die Prognosen variieren, aber die meisten Forscher sind sich inzwischen einig, dass Quantencomputer in den nächsten zehn Jahren zumindest einige klassische Verschlüsselungsstrategien bedrohen werden. Viele Experten sagen, dass Quantencomputer aktuelle Verschlüsselungsalgorithmen bereits 2030 knacken könnten. Das bedeutet auch, dass innerhalb des nächsten Jahrzehnts spannende Quantenmöglichkeiten verfügbar sein sollten.
IBM hat einen Zehnjahresplan erstellt, der, wie Forbes erklärt, die „Entwicklung von Methoden und Architekturen widerspiegelt, die für die letztendliche fehlerkorrigierte Skalierung von Quantencomputern erforderlich sind“. In der Zwischenzeit hat das NIST im Rahmen eines Standardisierungsprojekts für Post-Quanten-Kryptografie vier quantenresistente kryptografische Algorithmen angekündigt. Auch Microsoft ist am Quantenwettlauf beteiligt und hat kürzlich mit der Entwicklung eines leistungsstarken Fehlerkorrekturalgorithmus für Schlagzeilen gesorgt.
Auswirkungen des Quantencomputings auf Unternehmen
Wenn Quantencomputer unweigerlich auf den Plan treten, könnten sie möglicherweise zu erheblichen Verbesserungen im Lieferkettenmanagement, in der Finanzmodellierung und sogar in der Schulung neuronaler Netze führen.
Branchenübergreifend werden Unternehmen Quantenlösungen einsetzen, um die Effizienz und die Ressourcenzuweisung zu steigern und gleichzeitig Innovationen zu fördern. Viele erwarten, dass sie Fortschritte wie elektronenbasierte Qubits nutzen können, die die Skalierbarkeit verbessern könnten. Einige Experten sind bereits der Meinung, dass die Quantenoptimierung Unternehmen dabei helfen kann, ausgewählte Vorteile des Quantencomputings zu nutzen.
Mögliche Anwendungen für Unternehmen
Viele zukunftsorientierte Forscher und Führungskräfte beginnen, die branchenspezifischen Anwendungen des Quantencomputings zu erforschen. Diese werden oft im Zusammenhang mit künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen und tiefen neuronalen Netzen betrachtet, die zwar spannend sind, aber eine erweiterte Rechenleistung erfordern.
Befürworter glauben, dass das Quanten-Zeitalter uns endlich dabei helfen wird, das volle Potenzial des maschinellen Lernens auszuschöpfen. Von Start-ups bis hin zu Großunternehmen und sogar Regierungsbehörden oder gemeinnützigen Organisationen werden viele Organisationen darauf brennen, an dieser Quantenrevolution teilzuhaben.
- Gesundheitswesen: Die Arzneimittelforschung könnte sich als eine der transformativsten der vielen erwarteten Quantenanwendungen erweisen. Quantenorientierte Molekülmodellierung kann Forschern helfen, potenzielle Wechselwirkungen von Medikamenten zu verstehen und gleichzeitig vorherzusagen, ob sich Medikamente als wirksam erweisen werden – oder ob sie zu unerwünschten Nebenwirkungen führen könnten. Darüber hinaus kann Quantencomputing die ansonsten zeitaufwändige Verarbeitung genetischer Daten beschleunigen und so die Genomsequenzierung und damit die personalisierte Pflege verbessern.
- Finanzen: Neben verbesserten Algorithmen kann Quantencomputing durch die effiziente Auswertung zahlreicher Einschränkungen und Variablen optimierte Portfolios fördern. Dies könnte sich auch aus Sicht des Risikomanagements als wertvoll erweisen. Für die Preisgestaltung komplexer Derivate sind komplizierte Modelle erforderlich, aber Quantencomputing kann Finanzfachleuten dabei helfen, das Tempo zu erhöhen.
- Cybersicherheit: Während Quantencomputer weithin als Risiko für die Cybersicherheit angesehen werden, könnten sie auch zu erheblichen Sicherheitsverbesserungen führen und uns in ein proaktiveres Zeitalter der Informationssicherung führen. Diese Verschiebung wird beispielsweise die Quantenschlüsselverteilung (QKD) fördern, die das Abhören nachweisbar macht und gleichzeitig sichere Kommunikationskanäle schafft.
Was Unternehmen wissen und beachten sollten
Quantencomputer haben viel zu bieten, aber das Bild ist nicht ganz so rosig. Es gibt viele Risiken, und leider werden die Quantencomputer von morgen die kryptografischen Algorithmen (einschließlich RSA und ECC), auf die wir uns so lange verlassen haben, leicht brechen können.
Quantenresistente Algorithmen könnten die Lücke schließen und es Unternehmen ermöglichen, sich mit den sich entwickelnden Cybersicherheitsbedenken auseinanderzusetzen und gleichzeitig damit zu beginnen, die außergewöhnlichen Möglichkeiten zu erforschen, die mit der Integration von Quanten in den Geschäftsbetrieb einhergehen.
Sicherheitsbedenken und Vorbereitungen
Wenn wir einen Quantenvorteil nutzen wollen, müssen wir uns aktiv mit den Nachteilen dieser Technologie auseinandersetzen. Das bedeutet nicht, dass wir warten müssen, bis Quantencomputer in großem Maßstab verfügbar sind. Die Risiken sind bereits jetzt offensichtlich, und je länger Führungskräfte warten, bis sie Quantencomputer ernst nehmen, desto mehr werden ihre Organisationen in Zukunft darunter leiden.
„Harvest now, decrypt later (HNDL)"-Programme verleihen diesem Prozess eine neue Dringlichkeit, da zukunftsorientierte Bedrohungsakteure möglicherweise bereits Daten abfangen und sammeln – die sie speichern wollen, bis Quantencomputer es ihnen ermöglichen, sie zu entschlüsseln. Das bedeutet, dass sich Unternehmen jetzt auf diese Technologie vorbereiten müssen.
Die Q.U.A.N.T.-Strategie von Sectigo
Unternehmensleiter müssen damit beginnen, aktive Schritte zu unternehmen, um sich auf diesen bevorstehenden Übergang zur Quantentechnologie vorzubereiten. Viele schieben dies jedoch vielleicht auf, weil ihnen der Gedanke an die Umstellung auf einen neuen kryptografischen Ansatz Angst macht.
Zum Glück müssen Sie das nicht alleine bewältigen. Sectigos Q.U.A.N.T.-Strategie bietet einen zuverlässigen Rahmen, um die Herausforderungen des Quantenzeitalters zu meistern.
- Quanten-Expositionsinventar. Verschaffen Sie sich einen Überblick über Ihren kryptografischen Fußabdruck. Umfassende Erkundungstools sorgen dafür, dass Sie umfassend informiert sind.
- Risiken aufdecken. Es gibt Schwachstellen, und in dieser Phase werden sie aufgedeckt. Durch die Risikobewertung wird sichergestellt, dass wichtige Probleme identifiziert und priorisiert werden, was zu einer schärferen und fokussierteren Strategie führt.
- Bewertung und Strategieentwicklung. Nutzen Sie die quantensicheren Algorithmen optimal, indem Sie das umfassende Fachwissen von Sectigo in Bezug auf die Public-Key-Infrastruktur (PKI) nutzen.
- Implementierung steuern. Ein reibungsloser Übergang ist unerlässlich. Automatisierte Lösungen optimieren den Wechsel zu PKC und ermöglichen so eine besser zu bewältigende Lernkurve.
- Verfolgen und verwalten. Die Entwicklung von Standards ist zu erwarten, aber kryptografische Agilitätslösungen werden Unternehmen dabei helfen, sich der Herausforderung zu stellen. Laufende Prozesse sollten dazu beitragen, dass quantensichere Strategien langfristig wirksam bleiben.
Vorwärts
Der Wandel kommt, und auch wenn das Tempo der digitalen Transformation bereits jetzt blitzschnell erscheinen mag, wird die Quantenapokalypse in Kürze eintreten. Strategien, die heute umgesetzt werden, könnten in Zukunft einen großen Unterschied machen.
Wenn Sie sich auf den Weg zur Quantenbereitschaft machen, können Sie sich von Sectigos Quantenlösungen inspirieren lassen und Unterstützung erhalten. Beginnen Sie Ihre Reise in die Post-Quanten-Kryptographie; nehmen Sie Kontakt mit unseren Experten auf und nutzen Sie unsere kostenlose Beratung.