BTQ und QPerfect veröffentlichen Gatter-Entwurf für quantenmechanische Einmal-Signaturen

Forschende von BTQ Technologies und der französischen Tochtergesellschaft QPerfect haben einen expliziten Quantenschaltkreis für eine „Einmal-Signatur“ (one-shot signature) veröffentlicht – einen kryptografischen Schlüssel, der genau eine Nachricht signieren kann und danach unbrauchbar wird. Das Paper A quantum algorithm for one-shot signatures liefert Qubit- und Gatterzahlen für das Verfahren und wurde laut arXiv-Eintrag zur Veröffentlichung bei ACM PQQS 2026 angenommen.

Was angekündigt wurde

Bei einem gewöhnlichen digitalen Signaturverfahren ist der geheime Schlüssel eine Bitfolge, die sich beliebig kopieren und wiederverwenden lässt. QPerfects Erklärtext illustriert das Problem anhand der Delegation: Will Alice, dass Bob in ihrem Namen genau ein Notfall-Softwareupdate freigibt, verschafft ihm die Übergabe ihres Schlüssels unbegrenzte Macht, und ein öffentliches Register über die Schlüsselnutzung kann manipuliert werden. Eine Einmal-Signatur ersetzt den klassischen geheimen Schlüssel durch einen Quantenzustand. Das Signieren erfordert eine Messung dieses Zustands, die ihn zerstört, und das No-Cloning-Theorem verhindert, vorher eine Sicherungskopie anzulegen.

Eingeführt wurde die Idee 2020 von Ryan Amos, Marios Georgiou, Aggelos Kiayias und Mark Zhandry, wie QPerfect anmerkt. Das neue Paper überführt sie von der Theorie in konkrete Quanteninstruktionen.

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Die technischen Details

Das Verfahren hat zwei Stufen. Die Schlüsselerzeugung liefert einen klassischen öffentlichen Schlüssel und einen quantenmechanischen geheimen Schlüssel; beim Signieren wird dieser Quantenschlüssel zusammen mit einer Nachricht zu einer klassischen Signatur verarbeitet, die ein gewöhnlicher Computer prüfen kann. Laut Paper enthält die Konstruktion keinen algorithmischen Fehler. Sie präpariert eine Superposition über die Elemente einer zufälligen affinen Nebenklasse, die durch eine punktierbare Pseudozufallsfunktion bestimmt wird, und nutzt einen Schaltkreis, der die Zugehörigkeit zur Nebenklasse testet.

Laut Abstract skaliert die Zahl logischer Qubits wie Θ(κ log r + n + l) und die Gatterkomplexität wie Θ(n³ + nl), wobei l die Nachrichtenlänge und κ der Sicherheitsparameter ist. Quantum Computing Report berichtet, dass Ein-Bit-Signaturen je nach untersuchtem Sicherheitsparameter zwischen 206 und 2.438 logische Qubits benötigen und dass die Schaltkreise mit QPerfects Emulator MIMIQ validiert wurden.

Warum es wichtig ist

Ein Schlüssel, dessen Einmaligkeit durch Physik statt durch Vertrauen oder Konsens erzwungen wird, könnte delegierte Signaturen, sichere Token-Übertragungen und öffentlich überprüfbare Zufälligkeit ermöglichen – die Anwendungen, die die Autoren nennen. QCR merkt an, dass das Vorhalten des Quantenschlüssels bis zur Nutzung Hardware mit langen Kohärenzzeiten begünstigt, etwa Prozessoren mit neutralen Atomen.

Worauf zu achten ist

Die Autoren stellen klar, dass es sich um Zahlen vor der Obfuskation handelt: Eine sichere Variante erfordert noch eine modifizierte Schlüsselerzeugung und einen Sicherheitsbeweis für die obfuskierte Konstruktion. QCR ergänzt, dass ein vollständiger Schutz der Schlüsselerzeugung gegen böswillige Manipulation der Eingangszustände von künftigen Fortschritten in der Quanten-Obfuskation abhängt. Die benötigte Zahl logischer Qubits rückt einen praktischen Einsatz zudem jenseits heutiger Hardware.