Web3 verspricht, das Internet durch die Einführung von Dezentralisierung und Token-Ökonomie-Konzepten zu verändern. Diese Technologien basieren jedoch auf Kryptografiealgorithmen, die durch Durchbrüche im Quantencomputing anfällig sein könnten. Ohne die Fähigkeit, blockketten, könnten viele der Web3 zugrunde liegenden Technologien gefährdet sein.
Sehen wir uns an, wie Quantencomputing funktioniert, wie es die Blockchain stören könnte und welche Lösungen es gibt, um diese Risiken zu mindern.
Quantencomputing könnte eines Tages die kryptographiebasierten Technologien, die dem Web3 zugrunde liegen, revolutionieren, aber glücklicherweise haben die Entwickler noch Zeit, mögliche Lösungen zu entwickeln.
Was ist Quantencomputer?
Quantencomputer nutzen die Gesetze der Quantenmechanik, um Probleme zu lösen, die für klassische Computer zu komplex sind. Diese Computer nutzen Quantensuperposition, -interferenz und -verschränkung, um Rechenprobleme wie die Faktorisierung ganzer Zahlen viel schneller zu lösen als klassische Computer, die auf Mikroschaltkreise beschränkt sind.
Im Kern manipulieren diese Computer Daten, die auf Qubits gespeichert sind – geladene Atome, die einen Zustand der Quantenüberlagerung zwischen zwei Zuständen erreichen. Die Computer bringen diese Atome dann bei Berechnungen in einen Zustand zusammen und wenden Algorithmen an, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass sie auf die „richtige“ Seite fallen und eine genaue Berechnung durchführen.
Obwohl die Technologie wie ein ferner Traum klingt, bauten Isaac Chuang, Neil Gershenfeld und Mark Kubinec 1998 den ersten Zwei-Qubit-Quantencomputer, der Berechnungen durchführen konnte – und Quantenalgorithmen sind viel älter. 2019 führten Google und die NASA die erste Quantenberechnung durch, die auf keinem klassischen Computer durchführbar war.
Trotz dieser Durchbrüche sind Quantencomputer aus mehreren Gründen weiterhin schwer zu realisieren. So benötigen sie beispielsweise Helium-3, ein Nebenprodukt der Kernforschung, und spezielle supraleitende Kabel, die von einem einzigen japanischen Unternehmen hergestellt werden. Darüber hinaus müssen technische Herausforderungen bewältigt werden, etwa die Initialisierung von Qubits auf beliebige Werte und deren schnelles Lesen.
Wie könnte es die Blockchain stören?
Die Blockchain-Technologie basiert auf Kryptografie, um zu verhindern, dass Angreifer Blöcke hinzufügen oder ändern. Bitcoin beispielsweise nutzt den von der NSA entwickelten SHA-256-Algorithmus. Mit herkömmlichen Computern ist es praktisch unmöglich, diese Algorithmen zu knacken – oder genauer gesagt: Selbst auf modernster Hardware würde es Tausende von Jahren dauern, bis dies gelingt.
Die schlechte Nachricht ist, dass Forscher der University of Sussex schätzen, dass ein Quantencomputer mit 1.9 Milliarden Qubits die Verschlüsselung, die Bitcoin schützt, innerhalb von nur zehn Minuten knacken könnte. Ein Quantencomputer mit 13 Millionen Qubits könnte die Aufgabe in etwa einem Tag erledigen. Und jüngste wissenschaftliche Fortschritte legen nahe, dass diese Fähigkeiten unausweichlich sind.
Die gute Nachricht ist, dass die modernsten Quantencomputer im Jahr 1,000 nur etwa 2023 Qubits enthalten werden. Zwar ist es ein sinnloses Unterfangen, die Geschwindigkeit der Innovation vorherzusagen, doch die meisten Forscher glauben, dass die zugrunde liegende Kryptografie-Blockchain aufgrund der Herausforderungen bei der Skalierung von Quantencomputern in den nächsten zehn bis zwanzig Jahren nicht gefährdet sein wird.
Natürlich sind diese Probleme nicht nur auf Kryptowährungen beschränkt. Viele herkömmliche Sicherheitsprotokolle basieren auf derselben Kryptografie, die auch den Blockchain-Technologien zugrunde liegt. Dazu gehören die grundlegende Website-Sicherheit oder SSL-Verschlüsselungstechnologien, die Datenbankeinträge schützen. Daher werden viele Menschen an möglichen Lösungen arbeiten.
Mögliche Lösungen am Horizont
Die meisten Verschlüsselungsalgorithmen sind Einbahnstraßen: Es ist mühelos, einen Hash mit einem privaten Schlüssel zu lesen, aber ein Angriff mit roher Gewalt ist praktisch unmöglich. Daher besteht die häufigste Verteidigung gegen bessere Computerkapazitäten einfach darin, den Hash zu verlängern, wodurch die Anzahl der Permutationen und die Schwierigkeit, ihn zu knacken, erhöht wird.
Natürlich könnten Quantencomputer leistungsfähig genug werden, um alle Gleichungen unabhängig von der Hash-Größe zu lösen. Kryptographen arbeiten daher bereits an alternativen Lösungen, darunter gitterbasierte Lösungen, die mathematisches Rauschen hinzufügen, um Computer zu verwirren. Andere Forscher erforschen auch multivariate, hashbasierte und codebasierte Kryptographie.
Aber natürlich bringt der Wechsel zu einem neuen Verschlüsselungssystem seine eigenen Risiken mit sich. Beispielsweise müssen Kryptowährungsnutzer möglicherweise ihre private Schlüssel um Quantenschwachstellen zu vermeiden, die Verhaltensprobleme mit sich bringen, wie z. B. Benutzer zu zwingen, ihre Betriebssysteme zu aktualisieren. Daher versuchen viele Blockchains, der Entwicklung immer einen Schritt voraus zu sein.
Auswirkungen auf Web3-Ökosysteme
Web3 zielt darauf ab, mithilfe von Blockchain-Technologien und Token-Ökonomie Dezentralisierung einzuführen und die von Google, Facebook und anderen Technologiegiganten aufgebauten Walled Gardens des Web 2.0 aufzubrechen. Natürlich basieren diese Fähigkeiten auf Kryptografie, die durch die Entwicklung von Quantencomputertechnologien gefährdet sein könnte.
Glücklicherweise arbeiten mehrere Kernprojekte von Web3 bereits an Lösungen. So haben Ethereum-Forscher beispielsweise quantenresistente Konzepte in Ethereum 3.0 beschrieben – der nächsten Iteration nach Ethereum 2.0 startet. Inzwischen hat die Hyperledger Foundation im Rahmen ihrer Ursa-Bemühungen mit der Arbeit an der Postquantenkryptographie begonnen.
Governance-Strukturen könnten einige der größten Herausforderungen für die Quantensicherheit darstellen. Schließlich erfordern die meisten dezentralen Projekte einen Konsens der Mehrheit der Beteiligten, um Änderungen umzusetzen. Und obwohl eine Einigung unwahrscheinlich erscheint, erleben viele dieser Projekte konkurrierende Forks mit unterschiedlichen Ansätzen.
Fazit
Quantencomputer könnten in den kommenden Jahren neue Möglichkeiten eröffnen, darunter die Fähigkeit, moderne Kryptografiealgorithmen zu knacken. Glücklicherweise könnten diese Möglichkeiten noch ein Jahrzehnt oder länger auf sich warten lassen, was den Forschern Zeit gibt, quantensichere Lösungen zu entwickeln und die Integrität des entstehenden Web3-Ökosystems zu schützen.
Wenn Sie Krypto-Assets im Web3-Ökosystem handeln, ZenLedger kann Ihnen helfen, Ihre Transaktionen zu aggregieren, Kapitalgewinne oder -verluste zu berechnen und die IRS-Formulare auszufüllen, die Sie jedes Jahr benötigen. Sie können auch Ihre Kryptobestände an einem Ort verfolgen und Möglichkeiten zum Sparen durch Steuerverlustausgleich ermitteln. Hier anmelden und starten Sie kostenlos!
