Galileo Giornale di scienza e problemi globali

Dossier: Luce e materia, accoppiata vincente

Spy story quantistiche

Eva Filoramo, Alberto Giovannini, Claudia Pasquero
Alla scoperta della crittografia quantistica
Bollati Boringhieri 2006, pp. 228, euro 20,00

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La fisica quantistica è una materia che lascia indubbiamente perplesso chi ci si avvicina, visti tutti i paradossi - almeno secondo il nostro buonsenso - di cui è costellata. La crittografia non ha di questi problemi: in compenso, ha un'aura quasi di poesia, probabilmente collegata alla decodifica di Enigma compiuta dai crittologi britannici, e più in generale dalle spy story che noi tutti abbiamo letto o visto al cinema. I due campi si direbbero a prima vista assolutamente antitetici: questo non è affatto il caso, invece, e a partire dagli anni Novanta alcuni ricercatori hanno scoperto come usare le proprietà della meccanica quantistica in modo da ottenere un codice segreto non solo teoricamente non decifrabile, ma che addirittura permette di scoprire se qualcuno sta "origliando" per carpire le informazioni.

Gli autori di questo libro, tutti e tre fisici, fanno un ottimo lavoro per riuscire a spiegare anche a chi è digiuno di questi temi come si può raggiungere questa meta a prima vista impossibile. Come ci si può aspettare dal taglio divulgativo, anche se ad alto livello, del testo, gli algoritmi quantistici formano solo l'ultima parte del libro, e vengono trattati in una cinquantina di pagine. Le prime due parti danno invece una rapida storia della crittografia e le spiegazioni di base sulla meccanica quantistica, in modo da avere le basi necessarie per comprendere gli algoritmi esposti.

Nella prima parte, non vengono tanto esposte le tecniche crittografiche in senso stretto, anche se i fondamentali sono comunque esposti; si preferisce fare un discorso più generale che spieghi quali sono le caratteristiche necessarie per un sistema che sia davvero utile, seguendo le linee guida presentate dal linguista olandese Auguste Kerckhoffs che spiegano che è spesso inutile avere un sistema teoricamente perfetto, come per esempio il blocco monouso, perché non è pratico portare con sé tutto l'armamentario per la decrittazione. La storia insegna così che c'è sempre stata una lotta tra chi cerca di nascondere il testo e chi vuole scoprire cos'è stato comunicato, e le vittorie si alternano tra i due schieramenti.

La parte relativa ai fondamenti della meccanica quantistica è indubbiamente più complicata da seguire, perché si entra più a fondo nelle dimostrazioni matematiche; in questo caso gli autori fanno del loro meglio per rendere la vita più semplice al lettore, scrivendo i concetti più complicati in corpo minore e premurandosi non solo di ripetere i risultati in maniera "intuitiva" - per quanto la meccanica quantistica possa esserlo, cosa di cui è lecito dubitare - ma anche di spiegare come appaiano i paradossi di cui abbiamo sentito parlare, come quello chiamato EPR che sembrerebbe implicare che due fotoni possano scambiarsi istantaneamente le informazioni sul proprio stato, violando così la teoria della relatività.

Il paradosso EPR è importante perché è proprio alla base delle tecniche di crittografia quantistica; la terza e ultima parte del libro spiega infatti come sia possibile fare delle misurazioni di polarizzazione di coppie di fotoni "entangled", con trasmettente e ricevente che scelgono a caso come misurarli e al termine della misurazione rendono pubblici il tipo di filtri usato. Quando capita che entrambi scelgano lo stesso filtro, il risultato dev'essere per forza lo stesso, per le proprietà della meccanica quantistica. Ma la cosa più sensazionale è che se qualcuno cerca di misurare la polarizzazione dei fotoni e sbaglia filtro, i risultati non coincidono più e quindi trasmettente e ricevente sanno che il messaggio è stato intercettato.

Il libro termina mostrando alcuni esperimenti reali che hanno confermato le previsioni della teoria e mostrato come sia possibile usare in pratica questi algoritmi; viene così coronata una lettura indubbiamente interessante e chiara, divulgativa nel vero senso della parola... anche se parlare di divulgazione nel caso della crittografia è forse un ossimoro.

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