Sind Quantencomputer eine Gefahr für Bitcoin?

Googles jüngster technologischer Durchbruch im Bereich Quantencomputing hat weltweit für Aufsehen gesorgt. Der neue Quantenchip „Willow“ hat bedeutende Fortschritte erzielt und Hürden gesenkt, die bisherige Quantencomputer in ihrer Leistung eingeschränkt haben. 

Dies hat auch Diskussionen über mögliche Auswirkungen auf die Sicherheit von Bitcoin ausgelöst. Bitcoin basiert schließlich auf kryptografischen Verfahren, deren Integrität durch Quantencomputer potenziell bedroht sein könnte. Doch wie groß ist diese Gefahr wirklich?

Im Gegensatz zu klassischen Computern, die Informationen in Bits (0 oder 1) speichern, arbeiten Quantencomputer mit sogenannten Qubits, die sich gleichzeitig in mehreren Zuständen befinden können. Diese Eigenschaft nennt man „Superposition“ und sie erlaubt es Quantencomputern, theoretisch eine enorme Rechenleistung zu entfalten. Allerdings haben bisherige Quantencomputer mit hohen Fehlerraten zu kämpfen, die ihre praktische Anwendbarkeit bis dato stark einschränken.

Ein Worst-Case-Szenario durch leistungsstarke Quantencomputer könnte Bitcoin auf mehreren Ebenen gefährden. Sobald ein öffentlicher Schlüssel durch eine Transaktion bekannt wird, wäre es Angreifern möglich, mit ausreichender Quantenleistung den zugehörigen privaten Schlüssel zu berechnen und so Zugang zu den Coins zu erhalten. 

Besonders betroffen wären ältere Adressen wie P2PKH und mehrfach genutzte Adressen, die Schätzungen zufolge etwa 9 % des aktuellen Bitcoin-Angebots ausmachen. Selbst modernere Formate wie Taproot , die durch Schnorr-Signaturen und verbesserte Privatsphäre Vorteile bieten, wären nicht vollständig immun, da auch hier öffentliche Schlüssel während Transaktionen offengelegt werden. 

Ein weiterer Angriffspunkt wäre der Mempool , in dem unbestätigte Transaktionen manipuliert werden könnten, wodurch Double-Spending-Angriffen möglich wären. 

Sollte ein Quantencomputer zudem die Hashrate des Netzwerks übertreffen, könnte er eine 51-%-Attacke durchführen und somit Blöcke umschreiben und Transaktionen kontrollieren. Neben diesen technischen Risiken würde wohl außerdem bereits die bloße Möglichkeit solcher Angriffe das Vertrauen in Bitcoin erschüttern und den Markt destabilisieren.

Googles Fortschritte mit dem Willow-Chip, der mehrere physische Qubits zu einem stabileren logischen Qubit kombiniert, markieren zwar einen wichtigen Meilenstein, aber sie stehen noch am Anfang. Um die Sicherheit von Bitcoin ernsthaft zu bedrohen, wären Quantencomputer mit Millionen stabiler, fehlerkorrigierter Qubits erforderlich – eine technologische Herausforderung, die wahrscheinlich noch viele Jahre oder gar Jahrzehnte dauern wird.

Die Bedrohung durch Quantencomputer betrifft nicht nur Bitcoin, sondern unsere gesamte digitale Infrastruktur und Kommunikation. Praktisch alle heutigen kryptografischen Verfahren, die in sicheren Internetverbindungen, Online-Banking oder verschlüsselter Kommunikation zum Einsatz kommen, wären potenziell anfällig für Quantenangriffe. Bitcoin ist hierbei lediglich eine sichtbare und prominente Anwendung. 

Sollte ein Quantencomputer leistungsstark genug werden, wären die Folgen für die globale digitale Sicherheit gravierend. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass ein solcher Computer zuerst gezielt Bitcoin angreifen würde. Der Diebstahl zahlreicher Coins würde das Vertrauen in Bitcoin zerstören und den Wert nahezu vollständig vernichten, wodurch der wirtschaftliche Anreiz für den Angreifer erheblich gemindert würde.

Um dennoch langfristig gegen mögliche Bedrohungen gewappnet zu sein, arbeiten Forscher intensiv an quantensicheren Algorithmen, die auch gegen die gefürchteten Angriffe resistent sind. Solche Verfahren könnten zukünftig in Bitcoin implementiert werden und das Protokoll sicherer machen. Gleichzeitig bietet Bitcoin durch seine Anpassungsfähigkeit verschiedene Lösungen für den Umgang mit Quantenbedrohungen. Übergangsprotokolle könnten genutzt werden, um bestehende Bitcoin-Adressen auf neue, quantensichere Adressen zu migrieren, wodurch gefährdete Coins geschützt werden. 

Darüber hinaus zeigt die dezentrale Natur des Bitcoin-Netzwerks, dass Protokollanpassungen und Sicherheitsupgrades möglich sind, wenn eine breite Mehrheit im Netzwerk zustimmt. Da im Falle einer potenziellen Gefährdung für das Netzwerk ein genereller Konsens in der Community sehr wahrscheinlich ist, dürfte eine entsprechende Anpassung auch keine allzu große Hürde darstellen.