Erfahrungsgemäß dürfte die Technik zwar rasch besser werden, doch es gibt noch ein prinzipielles Problem. Quantenkryptografie taugt nicht für Public-Key-Verfahren. Diese Verschlüsselungstechnik dominiert heute das Internet. Eine Bank und ihr Kunde müssen nicht umständlich einen Geheimschlüssel austauschen, womöglich per Post. Stattdessen stellt die Bank einen öffentlichen Schlüssel zur Verfügung, mit dem der Rechner des Kunden die Nachricht verschlüsselt. Entschlüsseln lässt sie sich nur mit einem zweiten, privaten Schlüssel. Und den besitzt einzig und allein die Bank.

"Die Quantenkryptografie ist für Public Key völlig ungeeignet", kritisiert Nigel Smart, Kryptologe an der Universität Bristol. Der Grund: Die Methode funktioniert nicht mit der gängigen Internet-Technologie, sie benötigt eigene Glasfaserverbindungen. Möchte also eine Firma die Technik heute nutzen, muss sie eigene Leitungen verlegen lassen – ein beträchtlicher Aufwand. "Die Quantenkryptografie hat nichts mit den realen Belangen der Wirtschaft zu tun und löst keines unserer Probleme", schimpft Smart.

Er ist sich sicher, dass sich der Kampf gegen die neuartigen Quantencomputer mit herkömmlicher Software gewinnen lässt – in Gestalt einer Verschlüsselung, die selbst der schnellste Rechner nicht knacken kann. Nigel Smarts Ansatz: Quantencomputer sind Maschinen mit ausgeprägten Inselbegabungen. Manche Aufgaben werden sie unfassbar schnell meistern, etwa die Primzahlzerlegung, an anderen hingegen kläglich scheitern. Also müssen sich Kryptografen darauf konzentrieren, wofür Quantenrechner ungeeignet sind.

Wie auf das Gitterverfahren. Mathematiker verstehen unter einem Gitter eine regelmäßige Struktur von Punkten. "Ein Quantenrechner dürfte arge Probleme haben, in einem Gitter den am nächsten liegenden Punkt zu finden", meint der Darmstädter Informatiker Rachid El Bansarkhani. Für ein dreidimensionales Gitter wäre das natürlich kein Problem. Aber in einem Gebilde mit 500 Dimensionen würde sich auch ein Quantencomputer hoffnungslos verirren.

Die Forscher konnten sogar schon zeigen, dass die neuen Softwareverfahren effektiv verschlüsseln. Doch es gibt ein Problem. "Wir müssen noch Standards und Normen entwickeln, sonst werden sie von der Wirtschaft nicht akzeptiert", sagt Nigel Smart. "Dazu müssen wir die neuen Verfahren ausgiebig testen, und das dauert Jahre." Sollte der Quantencomputer schneller kommen als erwartet, könnte die Zeit knapp werden. "Deshalb sollten wir schon jetzt zusätzlich zu RSA die neuen Gitteralgorithmen auf unseren Rechnern installieren", schlägt Johannes Buchmann vor. "Dann wären wir gerüstet, wenn die NSA den Quantenrechner hat."

Satelliten sollen Laser-Botschaften auch an weit entfernte Orte senden

Vorteil für die Software-Experten? Die Quantenkryptografen sind skeptisch. Und sie arbeiten daran, ihre Technik aufzupeppen. Vor allem müssen sie die Reichweite steigern – damit ein weltweites "Quanteninternet" möglich wird, in dem dann auch die bequeme und gängige Public-Key-Verschlüsselung funktioniert. Dabei verfolgen die Fachleute zwei Strategien: Zum einen arbeiten sie am Quanten-Repeater – einer Art Zwischenverstärker, der die Signale immer wieder auffrischt und dadurch größere Reichweiten erlaubt, ganz ähnlich wie man es vom WLAN-Repeater kennt, der größere Gebäude mit drahtlosem Internetzugang versorgt. Nur: Noch gibt es solche Repeater nicht, die Forscher sitzen noch an den Grundlagen. Die Milliarden von der EU sollen nun helfen, die Entwicklung brauchbarer Repeater zählt zu den Schwerpunkten ihres Quantentechnologie-Programms.

Die zweite Strategie verfolgt Dominique Elser auf dem Dach seines Max-Planck-Instituts – die Quantenkommunikation via Satellit. Dabei werden die Lichtsignale nicht durch Glasfasern geschickt, sondern durch die Erdatmosphäre in den Weltraum, wo sie sich zwischen Satelliten hin und her und wieder zur Erde senden lassen.

Am Dachbodenfenster aktiviert Elser seinen Sende-Laser. Per Handy informiert er seinen Kollegen im anderen Uni-Gebäude in anderthalb Kilometern Entfernung. Gleich darauf kommt die Bestätigung. Das Lichtsignal ist wohlbehalten angekommen – und zwar am helllichten Tag. Der Trick: Die Forscher prägen ihre digitalen Informationen nicht mehr einzelnen Lichtteilchen auf. Stattdessen verwenden sie einen Laserstrahl, der auch bei Tageslicht zum Empfänger durchdringt.

Diese Technik dürfte deutlich schneller einsatzreif sein als die Quanten-Repeater. Die Forscher aus Erlangen wollen sie schon bald mit einem Satelliten ausprobieren. Und andere Teams arbeiten ebenfalls an der Quantenkryptografie per Laser. Mitte August will eine chinesisch-österreichische Arbeitsgruppe um den Physik-Star Anton Zeilinger einen Forschungssatelliten ins All befördern, der eine Quanten-Sendestation an Bord hat. Sie soll mit Bodenstationen in Wien und in Graz kommunizieren und Geheimschlüssel abhörsicher austauschen – über Entfernungen von mehr als tausend Kilometern.

Allerdings ist noch manche Schwierigkeit zu meistern. Auf Entfernungen von vielen Tausend Kilometern wird sich der Laserstrahl auf einen Kilometer Durchmesser auffächern. "Dieses Licht könnte natürlich auch ein Lauscher einsammeln, er müsste sich einfach nur in die Nähe der Empfangsantenne begeben", sagt Gerd Leuchs, Direktor des Erlanger MPIs. "Das einfachste Gegenmittel wäre, das Gebiet mit einem großen Zaun abzusperren." Die Sehnsucht nach maximaler digitaler Sicherheit würde dann durch höchst archaische Schutzmaßnahmen befriedigt – Stacheldraht, Wachposten und scharfe Hunde.