100.000 Qubits statt einer Million: Wie nah ist der Quanten-Codeknacker wirklich?

Es war ein Satz, der die Quantencomputing-Szene aufhorchen ließ. Jahrelang hatten Fachleute versichert, ein Quantencomputer brauche mindestens eine Million fehlerkorrigierte Qubits, um die weitverbreitete RSA-Verschlüsselung zu knacken - eine Zahl, die in weiter Ferne schien. Dann legte ein Team des australischen Start-ups Iceberg Quantum im Februar eine Rechnung vor, die alles veränderte: Mit geschickter Optimierung und Fehlerkorrektur könnten bereits weniger als 100.000 Qubits ausreichen. Plötzlich klang die Apokalypse der klassischen Kryptographie nicht mehr nach Science-Fiction, sondern nach einer Frage von Jahren. Doch was können Quantencomputer wirklich - und wann?

Der Everest der Informatik

Der theoretische Physiker Peter Zoller, einer der Väter des Quantencomputers, vergleicht den aktuellen Wettlauf gern mit der Erstbesteigung des Mount Everest. „Beim Klettern schaut man sich um und sorgt sich: Wer ist die Nummer eins?“, sagt er. „Erst wenn man oben steht, fragt man sich: Warum zum Teufel haben wir das eigentlich gemacht?“ 1995 entwarfen Zoller und Ignacio Cirac den ersten realistischen Bauplan für einen Quantencomputer mit gefangenen Ionen als Qubits. Heute, drei Jahrzehnte später, hantieren Labore weltweit mit Prozessoren, die mehr als 1000 Qubits beherbergen; ein Team am Caltech meldete 2025 gar einen Rekord von über 6000 Qubits. IBM und Atom Computing führen das Feld an. Der Gipfel ist in Sicht - doch der Ausblick bleibt vorerst neblig.

2019 gelang Google mit dem 53-Qubit-Prozessor Sycamore der erste Nachweis eines „Quantenvorteils“: Eine Berechnung, die 200 Sekunden dauerte, würde nach Schätzung des Konzerns den besten klassischen Supercomputer 10.000 Jahre kosten. IBM widersprach umgehend und zeigte, dass ein optimierter klassischer Rechner dieselbe Aufgabe in zweieinhalb Tagen bewältigen könnte. Vor allem aber war das Problem akademisch - ein Prinzipbeweis ohne praktischen Nutzen. „Googles Demonstration war ein wichtiger Meilenstein“, sagt der Quantenphysiker Kihwan Kim, „aber viele würden sagen, dass es noch keinen Durchbruch bei einem Problem von breiter praktischer Bedeutung darstellt.“

Das Qubit-Zoo

Die Magie der Quantencomputer steckt in ihren Qubits. Anders als klassische Bits, die nur 0 oder 1 sein können, dürfen Qubits dank Superposition unendlich viele Zwischenzustände einnehmen und über Verschränkung miteinander wechselwirken. Doch wie baut man ein solches Gebilde? Die Forschung gleicht einem Zoo: Supraleitende Schaltkreise, die bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt Mikrowellenphotonen schlucken; Elektronenspins in Halbleitern, die sich mit klassischer Chip-Technologie verdrahten lassen; neutrale Atome, die mit Lasern in großen Gittern gefangen werden; photonische Qubits aus Lichtteilchen, die entlang optischer Schienen reisen; gefangene Ionen, die mit elektromagnetischen Feldern festgehalten werden und die niedrigsten Fehlerraten aufweisen; und schließlich topologische Qubits aus quasiteilchenartigen Anyonen, die theoretisch besonders fehlertolerant sind, aber noch auf ihre experimentelle Bestätigung warten. „Es ist ein völlig offener Raum“, sagt Nathalie de Leon von der Princeton University und Google Quantum AI. „Alle Plattformen haben noch offene wissenschaftliche Fragen - zusätzlich zu den ingenieurtechnischen Risiken der Skalierung.“

Der Codeknacker und die Frist

Die spektakulärste Anwendung bleibt der Angriff auf die RSA-Verschlüsselung, die weltweit Banktransfers, Kryptowährungen und digitale Kommunikation schützt. Der Algorithmus von Peter Shor aus dem Jahr 1994 zeigte, dass ein Quantencomputer die Primfaktorzerlegung großer Zahlen exponentiell schneller lösen kann als jeder klassische Rechner. Die neue Iceberg-Studie, die noch nicht begutachtet ist, aber als glaubwürdig gilt, senkt die dafür nötige Qubit-Zahl drastisch. „Viele halten die Bedrohung durch Quantencomputer für Hokuspokus - und auch ich war skeptisch“, sagt Artur Ekert, Kryptographie-Experte an der Universität Oxford. „Aber es braucht vielleicht nur noch ein paar weitere Arbeiten wie diese, um das Knacken von RSA relevant zu machen.“

John Martinis, der frühere Leiter von Googles Quantenhardware, hat seine Einschätzung in den letzten Jahren revidiert. „Wenn Sie sich Sorgen um RSA machen - und das sollten Sie - , würde ich sagen, es könnte in fünf bis zehn Jahren geknackt werden“, warnt er. Google selbst kündigte im März an, seine Systeme bis 2029 auf quantensichere Verfahren umzustellen. Das US-amerikanische NIST veröffentlichte bereits 2024 drei quantenresistente kryptographische Algorithmen. Peter Zoller glaubt, dass solche Gegenmaßnahmen die Gefahr weitgehend entschärfen: „Shors Algorithmus könnte letztlich eher als wissenschaftliche Meisterleistung in Erinnerung bleiben, die die Entwicklung von Quantencomputern inspirierte, als wegen seiner Implikationen für die Verschlüsselung.“ Ekert bleibt weniger gelassen - schließlich tauchten bereits 2025 Vorschläge aus China auf, die klassische Kryptographie weiter unter Druck setzen.

Jenseits der Kryptographie: Materialien und Medikamente

Abseits des Verschlüsselungsdramas locken die eigentlichen Verheißungen: die Simulation von Quantensystemen, die selbst für die stärksten Supercomputer uneinholbar komplex sind. „Wir können heute Dinge wie Supraleitung, künstliche Photosynthese und kleine Wirkstoffdesigns simulieren“, sagt Michelle Simmons von Silicon Quantum Computing. Experten sind sich einig, dass praktisch relevante Durchbrüche - etwa in der Materialwissenschaft oder bei der Entwicklung neuartiger Medikamente - allerdings erst mit fehlertoleranten Maschinen von vielleicht einer Million Qubits möglich werden. Ob diese jemals gebaut werden, ist keineswegs sicher. Martinis bringt es auf den Punkt: „Der Beweis wird sein, sie zu bauen und zu sehen, dass sie funktionieren.“

Der Quantencomputing-Experte Shayan Majidy fasst die Lage so zusammen: Die Technologie könnte sowohl mehr als auch weniger nützlich sein, als viele glauben. Der Gipfelsturm ist noch nicht zu Ende - und die Frage, warum wir ihn eigentlich unternehmen, wird uns noch eine Weile begleiten.

Quellen:

• The Secret Intelligence Hidden in Human Movement (Psychology Today - Articles)
• Gemma 4: Byte for byte, the most capable open models (DeepMind Blog)
• Which problems will quantum computers solve - and when? (Scientific American)
• Advancing voice intelligence with new models in the API (OpenAI Blog)
• A field guide to quantum computer qubits (Scientific American)
• 3 things you need to know about quantum computers, from an expert (New Scientist)

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