Kryptografie ist so wichtig wie schwierig: komplexe Mathematik und komplexe Informatik eingebettet in ein komplexes technologisches System. Vor allem aber ist Kryptografie ständig unter Angriff. Nur ihre gerade beste Version hat Bestand – solange, bis sie überholt ist. Sicherheit im Stillstand gibt es nicht.
Gute Kryptosysteme brauchen deswegen alles: die neusten Erkenntnisse aus der Spitzenforschung, industrielle Expertise und Innovationskraft in der praktischen Anwendung und eine politische Ebene, welche die Grundlagen für eine flächendeckende Umsetzung schafft. Deswegen freuen wir uns besonders über unsere strategische Kooperation mit dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) in unserem Kryptanalyse-Projekt QUANTITY: Indem wir unsere Expertisen zusammenbringen, unterstützen wir die Entwicklung und Verbreitung sicherer Verschlüsselungsverfahren im Zeitalter leistungsfähiger Quantencomputer. Für das DLR ist das ein weiteres Beispiel für die Bedeutung der Zusammenarbeit mit Behörden aus dem sicherheitsrelevanten Bereich.
Mit dieser Kooperation schlagen wir eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und praktischer Sicherheitsbewertung: QUANTITY untersucht die Bedeutung von Quantencomputern für die Kryptanalyse und trägt dazu bei, frühzeitig neue Bedrohungsszenarien zu erkennen und geeignete Schutzmaßnahmen zur Absicherung sensibler Daten und Kommunikationsinfrastrukturen zu entwickeln. Das BSI wiederum bringt seine langjährige Expertise in Kryptografie, Quantenalgorithmen und Post-Quantum-Kryptografie ein, um eine wissenschaftlich fundierte und praxisorientierte Evaluierung der Ergebnisse sicherzustellen.
Gemeinsam stellen wir so sicher, dass Forschungserkenntnisse frühzeitig in sicherheitstechnische Bewertungen und mögliche Richtlinien einfließen können.
Herausforderung: Quantencomputer und Kryptografie
Mit der fortschreitenden Entwicklung von Quantencomputern wächst die Notwendigkeit, bestehende Verschlüsselungsverfahren auf ihre Resistenz gegenüber neuen Bedrohungen zu analysieren. In spätestens 16 Jahren, so eine Analyse des BSI im aktuellen Bericht Entwicklungsstand Quantencomputer, erreichen Quantencomputer kryptografische Relevanz – vielleicht aber auch deutlich früher. Handeln müssen Wirtschaft, Staat und Forschung deswegen schon heute.
QUANTITY widmet sich daher der Untersuchung kryptographisch relevanter Quantenalgorithmen und ihrer möglichen Auswirkungen auf heutige und zukünftige Kryptosysteme. Während Kryptosysteme aktuell als Quantencomputer-resistent gelten, wenn sie Angriffen durch die bekannten Algorithmen von Shor und Grover standhalten, erweitert QUANTITY diese Perspektive: Zur Bestimmung des Sicherheitsniveaus von Verschlüsselungsverfahren müssen die effizientesten Angriffe sowohl auf klassischen als auch auf Quantencomputern in Betracht gezogen werden.
Das Projekt untersucht, wie klassische Kryptanalysemethoden durch Quantenalgorithmen beschleunigt werden können und analysiert bereits existierende Quantenalgorithmen auf ihre kryptographische Relevanz. Auf Basis dieser Erkenntnisse entwickelt das Team neuartige Quantencomputer-unterstützte Kryptanalysemethoden und überprüft diese anhand einer Proof-of-Concept-Implementierung.
QUANTITY wird vom DLR-Institut für Kommunikation und Navigation in Zusammenarbeit mit dem Simulations-Startup HQS Quantum Simulations bearbeitet. HQS bringt seine Expertise im Bereich Quantenalgorithmen und Simulationen ein, um praxisnahe Anwendungen für die Kryptanalyse zu entwickeln und zu testen.
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