Eine Gruppe von Blockchain-Unternehmen hat die Quantum Alliance ins Leben gerufen, eine offene Standards-Initiative, die gemeinsame Kriterien für die Messung der Quantenresistenz über Kryptowährungsnetzwerke, Wallets und Infrastruktur hinweg etablieren soll. Die Initiative soll der Branche helfen, sich auf künftige Quantencomputer vorzubereiten, die die kryptographischen Systeme untergraben könnten, mit denen digitale Assets gesichert werden.

Die Alliance vereint Führungskräfte, Technologieleiter und Forscher aus Organisationen aus den Bereichen Blockchain-Protokolle, Wallet-Sicherheit, Privatsphäre und Quantencomputing. Zu den erklärten Prioritäten gehören die Definition von Post-Quantum-Bereitschaft, die Etablierung öffentlich überprüfbarer Teststandards und die Verbesserung der Kompatibilität, während Netzwerke zu neuen kryptographischen Systemen migrieren. Die Gruppe plant, offene Standards, Sicherheitsbenchmarks und Migrationsleitfäden zu veröffentlichen, die es Blockchain-Projekten ermöglichen, ihre Quantenbereitschaft anhand gemeinsamer Kriterien zu bewerten.

Quantencomputing wirft Fragen zur Krypto-Sicherheit auf

Die meisten großen Blockchain-Netzwerke verlassen sich auf Elliptic-Curve-Kryptographie, um Transaktionen zu authentifizieren und digitale Assets zu schützen. Öffentliche Schlüssel, die auf Blockchains aufgezeichnet sind, könnten zu einem Sicherheitsrisiko werden, wenn ausreichend leistungsstarke Quantencomputer entstehen, da Shors Algorithmus theoretisch private Schlüssel aus exponierten öffentlichen Schlüsseln ableiten könnte.

Ein kompromittierter Schlüssel könnte Angreifern ermöglichen, Gelder zu stehlen oder die Kontrolle über privilegierte Systeme zu übernehmen, darunter Stablecoin-Emissionsmechanismen, Governance-Verträge, Cross-Chain-Bridges und Oracle-Infrastruktur. Nahezu der gesamte Kryptowährungsmarkt im Wert von 2,9 Billionen US-Dollar verlässt sich weiterhin auf konventionelle digitale Signaturen, und 6,04 Millionen Bitcoin – 30,2 % des Angebots – gelten als gefährdet, solange sie in verwundbaren Konfigurationen gehalten werden.

Mehrere aktuelle Einschätzungen haben Bedenken hinsichtlich des möglichen Zeitplans für Quantenangriffe geweckt. Die Quantum Doom Clock, ein Modell der Alliance-Mitwirkenden Richard T. Carback III und Colton Dillion, hat März 2028 als mögliches frühes Zeitfenster für einen kryptographisch relevanten Quantencomputer identifiziert.

Forschungen von Google Quantum AI, der Ethereum Foundation und Stanford-Forschern legen nahe, dass daschen der Elliptic-Curve-Kryptographie weniger als 500.000 physikalische Qubits erfordern könnte – deutlich unter früheren Schätzungen. IonQ schätzte separat, dass ein fehlertoleranter Ionenfällen-Quantencomputer mit etwa 20.000 physikalischen Qubits das kryptographische Problem secp256k1 von Bitcoin in etwa 26 Tagen pro Versuch lösen könnte. Kein bestehender Quantencomputer kann einen solchen Angriff derzeit durchführen.

Der Branche fehlt ein gemeinsamer Quantenbereitschaftsstandard

Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology hat im August 2024 seine ersten Post-Quantum-Kryptographiestandards finalisiert und konventionellen Rechensystemen damit einen gemeinsamen Referenzpunkt für die Einführung quantenresistenter Algorithmen gegeben. Da einzelne Blockchain-Netzwerke jedoch unabhängig voneinander operieren, fehlt der Branche weiterhin ein universell anerkannter Rahmen zur Bewertung, ob die Infrastruktur auf Quantenbedrohungen vorbereitet ist.

Bestehende Bewertungen haben zu widersprüchlichen Schlussfolgerungen geführt. Eine Analyse des qLABS Quantum Vulnerability Index stufte Ethereum unter den vorbereiteten Netzwerken auf dem zweiten Platz ein, unter Verweis auf seine Forschungs- und Entwicklungs-Roadmap. Demgegenüber benotete die Bewertung von migration.fail, die bereits eingesetzte kryptographische Schutzmaßnahmen evaluiert, Ethereum mit einem F. Die abweichenden Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit einheitlicher Kriterien, die künftige Migrationspläne von bereits im Betrieb befindlichen Sicherheitsmaßnahmen unterscheiden.

Vier Arbeitsgruppen sollen die Blockchain-Migration lenken

Die Alliance wird zunächst vier Arbeitsgruppen einrichten, die sich mit Blockchain-Migration, postquanten Zero-Knowledge-Systemen, Wallet-Sicherheit und Cross-Chain-Kompatibilität befassen.

Die Migrationsgruppe wird untersuchen, wie Netzwerke Gelder und Schlüssel auf quantenresistente kryptographische Verfahren übertragen können, einschließlich ruhender Konten und Assets, deren Inhaber den Zugang verloren haben. Sie wird sich auch mit den Herausforderungen bereits exponierter öffentlicher Schlüssel und der größeren Transaktionsgrößen befassen, die mit Post-Quantum-Signaturen einhergehen und die Datenmenge erhöhen, die jede Transaktion zum Ledger eines Netzwerks und zum Broadcast-Verkehr beiträgt.

Die Zero-Knowledge-Gruppe wird kryptographische Beweissysteme bewerten, die von Privatsphärenetzwerken, Rollups und Cross-Chain-Anwendungen genutzt werden. Bestehende Systeme auf Basis paarungsfreundlicher elliptischer Kurven könnten quantenbedingte Schwachstellen aufweisen, während Alternativen wie zk-STARKs diese Annahmen vermeiden, aber größere Beweise erzeugen – ein Kompromiss, der die Datenspeicher- und Verifikationskosten der Anwendungen beeinflusst, die auf sie setzen.

Die Initiativen für Wallet-Sicherheit und Interoperabilität werden gemeinsame Spezifikationen für Post-Quantum-Schlüsselerzeugung, Speicherung, Transaktionssignierung und Cross-Chain-Operationen anstreben, um Nutzern und Institutionen eine konsistentere Verwaltung von Assets über Netzwerke hinweg zu ermöglichen.

Gründungsmitglieder fördern offene Branchenkooperation

Zu den Gründungsmitwirkenden gehören Quantus-CEO Christopher Smith, American-Fortress-CEO Michal Pospieszalski, Intmax'ona Hioki, Keystone-CTO Aaron Chen, Midnight-Foundation-CTO Sebastien Guillemot, die Postquant-Labs-Führungskräfte Colton Dillion und Richard T. Carback III, Abelian's Richard Lee, The Vaults Bryn Bennett und Hackens Katina Messinis. Ihre Organisationen decken Blockchain-Protokolle, Privatsphäre-Infrastruktur, Hardware-Wallets, Sicherheitsaudits, die Verwahrung digitaler Assets und Quantencomputing-Dienste ab.

Die Alliance beabsichtigt, ein offenes Entwicklungsmodell ähnlich der Internet Engineering Task Force zu verfolgen. Einzelpersonen und Organisationen werden an Arbeitsgruppen teilnehmen und Vorschläge einreichen können, wobei Entscheidungen von öffentlichen Nachweisen, breitem Konsens und funktionierenden Implementierungen geleitet werden – nicht von Unternehmensgröße oder Token-Besitz.

Quantensichere Demonstrationen zeigen verbleibende Herausforderungen

Aktuelle technische Demonstrationen zeigen, dass Migration möglich, aber unvollständig ist. StarkWares quantensichere Bitcoin-Transaktion, die im August auf dem Mainnet gemined wurde, demonstrierte eine Transaktion unter Verwendung eines speziellen Outputs. Dieser Ansatz schützt jedoch nicht alle bestehenden Coins und löst nicht die Risiken im Zusammenhang mit zuvor exponierten öffentlichen Schlüsseln.

Die Alliance zielt darauf ab, Standards zu etablieren, die einzelne technische Demonstrationen von einem umfassenden Schutz auf Netzwerkebene unterscheiden. Ihre Erkenntnisse und Referenzdesigns werden offen veröffentlicht, sodass Entwickler, Börsen, Verwahrer und Asset-Inhaber den Fortschritt anhand konsistenter Benchmarks bewerten können.

Der Erfolg der Initiative hängt von der Beteiligung über Blockchain-Ökosysteme hinweg und der Einführung praktischer Migrationsmaßnahmen ab, bevor Quantencomputing-Fähigkeiten weit genug voranschreiten, um bestehende kryptographische Schutzmaßnahmen zu bedrohen. Die ersten veröffentlichten Ergebnisse der Arbeitsgruppen – Standardentwürfe, Sicherheitsbenchmarks und Migrationsleitfäden – werden die frühesten konkreten Punkte sein, an denen dieser Fortschritt messbar wird.