Comunicazione quantistica: il futuro della crittografia passa per l’Italia

Sono così diffusi che li diamo praticamente per scontati. Ma ogni volta che utilizziamo uno smartphone, ci affidiamo al navigatore o prendiamo un aereo, stiamo sfruttando le possibilità offerte dai moderni sistemi di navigazione satellitare. Sono i cosiddetti Gnss: reti di satelliti, come il Gps del governo americano, il Galileo europeo o il Glonass russo, che permettono a dispositivi elettronici dotati di appositi ricevitori di localizzarsi precisamente in qualsiasi punto della superficie terrestre. Vista la loro natura, la possibilità di scambiare dati e segnali con i satelliti che compongono la rete è una caratteristica fondamentale per il funzionamento dei sistemi Gnss. La crittografia dei dati è quindi un requisito imprescindibile per il loro utilizzo, e l’innovazione in questo campo oggi arriva dall’Italia: un nuovo sistema di comunicazione quantistica che renderà più sicura la trasmissione di dati da, e verso, i satelliti.

La ricerca, pubblicata su Quantum Science and Technology, fornisce le basi per sviluppare una nuova generazione di sistemi di crittografia per le telecomunicazioni che potrebbero rivelarsi estremamente utili in futuro per affrontare l’arrivo dei cosiddetti computer quantistici. Una nuova generazione di dispositivi in fase di sviluppo da parte di aziende come Microsoft, Google e Ibm, che moltiplicherà le capacità di calcolo dei computer, e renderà probabilmente obsoleti i sistemi di crittografia attualmente in uso, basati sulla trasmissione di onde radio.

Esiste infatti una tecnologia più avanzata, basata sulla trasmissione di segnali ottici (cioè impulsi di luce), che risulta inviolabile anche ai computer quantistici e che sfrutta a sua volta le leggi quantomeccaniche della Natura, attraverso la distribuzione quantistica di chiavi crittografiche (Qkd, dall’inglese Quantum Key Distribution). Lo sviluppo della Qkd ha suscitato negli ultimi anni un notevole interesse da parte della comunità scientifica globale, e i responsabili dello sviluppo dei sistemi Gnss stanno considerando seriamente il suo utilizzo per mettere in sicurezza le comunicazioni intra-satellitari e tra i satelliti e le stazioni a terra.

Nel nuovo studio, la collaborazione tra QuantumFuture, l’Università degli Studi di Padova, l’osservatorio Matera Laser Ranging Observatory (Mlro) ha appena dimostrato, per la prima volta, la fattibilità delle comunicazioni quantistiche tra un satellite Gnss e una stazione a terra. I ricercatori hanno infatti realizzando lo scambio di pochi fotoni per impulso tra due satelliti diversi della costellazione Glonass e Mlro, e stimando le perdite a cui va incontro il segnale quantistico lungo il canale satellitare, hanno determinato le caratteristiche di un trasmettitore Qkd adatto per sistemi Gnss e di un ricevitore a terra dedicato, attestando la possibilità di utilizzare la tecnologia anche in questo ambito. E non è tutto, perché il nuovo risultato estende inoltre il record delle comunicazioni quantistiche a una distanza di 20.000 chilometri.

Riferimenti: Quantum Science and Technology