Post-Quanten-Kryptografie (PQC) umfasst kryptografische Verfahren, die sowohl gegen Angriffe klassischer Computer als auch künftiger leistungsfähiger Quantencomputer sicher bleiben sollen.
Warum Post-Quanten-Kryptografie nötig ist
Fast die gesamte heute eingesetzte Public-Key-Kryptografie – RSA, Signaturen mit elliptischen Kurven und der Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch – beruht auf Faktorisierung oder diskreten Logarithmen. 1994 zeigte Peter Shor, dass ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer beide Probleme effizient lösen könnte. Eine solche Maschine existiert noch nicht, doch die Bedrohung ist schon heute relevant – wegen „Harvest now, decrypt later“: Angreifer können verschlüsselten Verkehr jetzt mitschneiden und ihn entschlüsseln, sobald Quantencomputer verfügbar sind. Symmetrische Algorithmen sind deutlich weniger betroffen; eine Verdopplung der Schlüssellänge, etwa mit AES-256, gilt als ausreichend.
Wie Post-Quanten-Algorithmen funktionieren
PQC-Algorithmen laufen auf gewöhnlichen Computern, beruhen aber auf mathematischen Problemen, für die kein effizienter Quantenangriff bekannt ist – etwa Gitter, Hashfunktionen und fehlerkorrigierende Codes. Nach einem 2016 gestarteten öffentlichen Wettbewerb veröffentlichte NIST im August 2024 die ersten Standards:
- FIPS 203 (ML-KEM) – ein gitterbasierter Schlüsselkapselungsmechanismus auf Basis von CRYSTALS-Kyber;
- FIPS 204 (ML-DSA) – gitterbasierte Signaturen auf Basis von CRYSTALS-Dilithium;
- FIPS 205 (SLH-DSA) – hashbasierte Signaturen auf Basis von SPHINCS+.
2025 wählte NIST zudem HQC als Reserveverfahren für die Schlüsselkapselung. Wie wichtig Vorsicht ist, zeigte der Wettbewerb selbst: Der Kandidat SIKE wurde 2022 mit einem klassischen Rechner der Laptop-Klasse in etwa einer Stunde gebrochen.
Wie PQC eingeführt wird
Meist kommen hybride Verfahren zum Einsatz, die einen klassischen mit einem Post-Quanten-Algorithmus kombinieren – die Sicherheit bleibt erhalten, solange einer der beiden ungebrochen ist. Chrome, Firefox und Cloudflare unterstützen in TLS den hybriden Schlüsselaustausch X25519 + ML-KEM, Signal führte 2023 PQXDH ein und Apple ergänzte iMessage 2024 um PQ3. Organisationen sollten ihre Kryptografie inventarisieren, langlebige Geheimnisse priorisieren und Krypto-Agilität einplanen, damit sich Algorithmen ohne Neuentwicklung austauschen lassen.
