Quantencomputer stellen ein Risiko für Bitcoins 2-Billionen-Dollar-Netzwerk dar. BTQ Technologies behauptet, eine Lösung anzubieten.

Die Herausforderung der Quantencomputer für Kryptowährungen

In den Medien werden Kryptowährungen oft als eines der anfälligsten Ziele für Quantencomputer hervorgehoben. Es wird suggeriert, dass Fortschritte in dieser Technologie den traditionellen kryptografischen Schutz bald obsolet machen könnten – möglicherweise innerhalb der nächsten zehn Jahre.

Quantenbasierte Prozessoren sind in der Lage, bestimmte Berechnungen mit Geschwindigkeiten weit über denen herkömmlicher Chips durchzuführen. Dieser dramatische Anstieg der Rechenleistung bedroht viele aktuelle kryptografische Systeme, die auf der Schwierigkeit und dem Zeitaufwand zum Lösen komplexer mathematischer Probleme basieren.

Als Reaktion darauf suchen Forscher aktiv nach Lösungen, um diesen Risiken entgegenzuwirken – ein Aspekt, der in sensationsheischenden Berichten über neue Quantenhardware häufig übersehen wird. Ein vielversprechender Ansatz ist der Übergang von den heutigen Methoden der Public-Key-Verschlüsselung hin zu Alternativen wie gitterbasierten digitalen Signaturen, die als widerstandsfähiger gegenüber Quantenangriffen gelten.

Um die potenzielle Verwundbarkeit der $2 Billionen schweren Bitcoin-Blockchain anzugehen, hat BTQ Technologies Bitcoin Quantum eingeführt – einen erlaubnisfreien Testnet-Fork von Bitcoin, der darauf ausgelegt ist, quantenbasierten Bedrohungen standzuhalten.

Laut Chris Tam, dem Leiter der Partnerschaften bei BTQ, ermöglicht dieses offene Netzwerk Minern, Entwicklern und Forschern, mit quantenresistenten Transaktionen zu experimentieren und deren praktische Auswirkungen zu bewerten, bevor dringende Änderungen im Hauptnetzwerk von Bitcoin erforderlich werden. Die Plattform bietet sowohl einen Block Explorer als auch einen Mining Pool für den sofortigen Zugriff.

Wie Quantencomputer Bitcoin bedrohen

Die Quantentechnologie birgt zwei große Risiken für Bitcoin: Sie könnte es Angreifern ermöglichen, private Schlüssel aus öffentlichen Schlüsseln abzuleiten, und sie könnte das Proof-of-Work-System des Netzwerks, das die Reihenfolge der Transaktionen und die Integrität des Netzwerks sichert, untergraben.

Mit Quantencomputern wäre es möglich, einen privaten Schlüssel schnell aus dem entsprechenden öffentlichen Schlüssel zu berechnen, was das Stehlen von Geldern trivial machen und das gesamte Sicherheitsmodell untergraben würde, warnt Tam.

„Der Prozess soll eigentlich nur in eine Richtung funktionieren: Man erzeugt einen öffentlichen Schlüssel aus einem privaten Schlüssel, nicht umgekehrt“, erklärte Tam. „Quantencomputer können jedoch das diskrete Logarithmusproblem effizient lösen, das für klassische Computer als schwierig gilt, aber nicht im Quantenbereich.“

Erfreulicherweise merkt Tam an, dass quantenresistente Sicherheit mit den derzeitigen Ressourcen und Algorithmen erreicht werden kann. Post-Quanten-Kryptografie nutzt ähnliche Schnittstellen wie heutige digitale Signaturen, basiert jedoch auf mathematischen Problemen, die für Quantencomputer deutlich schwerer zu lösen sind.

Fortschritte in Richtung quantenresistenter Kryptografie

„Wir verwenden weiterhin Algorithmen für digitale Signaturen, aber die zugrunde liegenden mathematischen Herausforderungen verschieben sich von diskreten Logarithmen hin zu Problemen, mit denen Quantencomputer vermutlich Schwierigkeiten haben“, sagte Tam. „Diese werden in internationale kryptografische Standards aufgenommen.“

Der Übergang zur Post-Quanten-Kryptografie ist bereits im Gange. Schon 2016 begann das U.S. National Institute of Standards and Technology (NIST) mit der Suche nach neuen Algorithmen, um diejenigen zu ersetzen, die durch Fortschritte in der Quanten-Technologie gefährdet sind.

Im August 2024 standardisierte die US-Regierung offiziell einen Post-Quanten-Algorithmus namens Dilithium (oder Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm, ML-DSA), der auch von Bitcoin Quantum verwendet wird.

Die Einführung in schnelllebigen Bereichen wie der Kryptowährungsbranche verläuft jedoch schleppend, hauptsächlich aufgrund der höheren erforderlichen Rechenleistung.

Post-Quanten-Digitalsignaturen sind deutlich größer – mindestens 200-mal so groß wie die derzeit in Blockchain-Transaktionen oder sogar in Messaging-Apps wie WhatsApp verwendeten Signaturen.

„Es gibt Möglichkeiten, Quantenrisiken zu adressieren, aber diese Lösungen bringen neue Herausforderungen mit sich, insbesondere in Bezug auf die Performance und die Kosten bei der großflächigen Implementierung“, räumte Tam ein.

Die Kernidentität von Bitcoin bewahren

Doch das größte Hindernis ist möglicherweise nicht technischer Natur. Die Umsetzung solcher Änderungen würde einen Hard Fork der Bitcoin-Blockchain erfordern – ein Upgrade, das mit früheren Versionen nicht kompatibel ist. Für einen derart grundlegenden Wandel einen Konsens zu erzielen, dürfte auf starken Widerstand in der Community stoßen.

Viele prominente Persönlichkeiten im Bitcoin-Ökosystem argumentieren, dass ein Hard Fork im Wesentlichen eine neue Kryptowährung schaffen würde, die sich vom ursprünglichen Bitcoin unterscheidet.

Vorschläge wie BIP-360 zielen darauf ab, quantenresistente Adressformate einzuführen und eine schrittweise Migration zu ermöglichen, aber es wurde weder ein konkreter Zeitplan noch ein Migrationsprozess festgelegt.

Um Bedenken von jenen zu begegnen, die zögern, quantenresistente Maßnahmen zu übernehmen, verweist Tam auf den rätselhaften Bitcoin-Schöpfer Satoshi Nakamoto als oberste Autorität.

„Schon von Anfang an erkannte Satoshi Nakamoto die Quantenbedrohung für die bestehende Kryptografie. Wenn man sich den frühen Code ansieht, merkt man, dass Satoshi den Zahlungsprozess ein paar Jahre später änderte, da ihm klar war, dass, sobald ein öffentlicher Schlüssel auf der Blockchain preisgegeben wird, ein Quantencomputer möglicherweise den privaten Schlüssel ableiten könnte“, erklärte Tam.