Die US-Standardisierungsbehörde National Institute of Standards and Technology (NIST) hat die ersten drei Standards für die Post-Quanten-Kryptographie veröffentlicht: ML-KEM, ML-DSA und SLH-DSA. Die Standards sind nach Auffassung der NIST geeignet, auch Angriffen mit zukünftig verfügbaren Quantencomputern gefeit. ML-KEM dient der verschlüsselten Kommunikation mit Websites oder Servern, während ML-DSA und SLH-DSA für die Erstellung und Überprüfung digitaler Signaturen dienen. In diesem und im nächsten Jahr sollen noch mindestens zwei weitere Standards veröffentlicht werden.

Die aktuell eingesetzte Kryptografie basiert auf mathematischen Problemen, die als Einwegfunktionen bezeichnet werden – Berechnungen, die in einer Richtung einfach auszuführen, in der anderen aber kaum zu lösen sind, selbst mit einem leistungsstarken Computer. So lassen sich beispielsweise zwei Primzahlen leicht miteinander multiplizieren. Die Zerlegung einer großen Zahl in ihre Primfaktoren ist jedoch extrem aufwendig zu berechnen.

Das könnte sich ändern, wenn praktisch nutzbare Quantencomputer ins Spiel kommen. Zwar sind die aktuell existierenden Quantencomputer nicht leistungsfähig genug, um beispielsweise einen RSA-Schlüssel zu knacken. Forscher:innen bei IBM beispielsweise verweisen aber auf jüngste Fortschritte bei der Fehlerkorrektur von Quantencomputern und die immer bessere Qualität der Qubits. Spätestens 2035 könnten solche Quantencomputer tatsächlich mächtig genug sein.

Weltweit arbeiten Forschungsgruppen daher an Post-Quanten-Kryptografie-Verfahren. Die NIST arbeitet seit 2016 an dem Problem und hatte ursprünglich 69 Kandidaten-Algorithmen. Vielversprechende neue mathematische Ideen erweisen sich aber immer wieder als unsicher, weil Forscher:innen Lücken in der Implementierung des Verfahrens finden.