Internet, la frontiera del quantum e la sicurezza nazionale. L’analisi di Giordano

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L’esperimento illustrato nell’articolo del 4 dicembre è un nuovo, sicuro e notevole passo verso la creazione di un Internet quantistico, le cui potenzialità in termini di comunicazione e scambio d’informazioni dovrebbero ormai apparire intuitivamente evidenti. L’analisi di Daniela Giordano, CCSIRS UniFi

Con la pubblicazione sulla rivista specializzata PRX Quantum il 4 dicembre scorso è stato ufficialmente presentato al mondo, scientifico e no, l’esperimento condotto dal Fermilab (che è parte del Dipartimento per l’Energia americano), in collaborazione con privati, università e centri di ricerca. Semplificando di molto ciò che è stato compiuto da questa brillante collaborazione pubblico-privato americana (e canadese, grazie alla rappresentanza dell’Università di Calgary) possiamo dire che gli studiosi sono riusciti a teletrasportare dei qbit di fotoni a una distanza di 44 km tramite un cavo di fibra ottica con un’accuratezza, all’arrivo, superiore al 90% del materiale iniziale. Il sistema di partenza e quello di arrivo sono due network quantici, appartenenti uno all’Università di Calterch (California) e l’altro al Fermilab, entrambi in grado di interagire con gli attuali dispositivi di telecomunicazione e con i nascenti dispositivi quantistici. La riuscita di questo esperimento potrebbe apparire interessante solo agli addetti ai lavori o ai fan di Star Trek, ma in realtà le implicazioni di tali risultati ci riguarderanno tutti in un futuro non molto lontano. Perché? La risposta a questa domanda è necessariamente subordinata ad alcune doverose premesse.

In primis, per amor di chiarezza, occorre precisare alcune terminologie che, senza dubbio, nel giro di qualche anno cominceranno a farsi strada anche nel linguaggio quotidiano almeno come concetti grossolanamente noti. Con qbit, acronimo di quantum bit, s’intende l’unità base della computazione quantistica, in un perfetto parallelo con il ruolo giocato dal bit nella computazione classica. Il vantaggio di avere una q davanti al nome è di poter applicare principi mutuati dalla fisica quantistica come quello d’indeterminatezza, che dunque permettono al bit di non assumere con rigidità il ruolo di 1 o 0, ma di rimanere indefinito. L’introduzione di un qbit dentro ad una stringa di codice permette di aumentare la velocità d’elaborazione di qualsiasi problema computazionale. In altre parole, un problema elaborato tramite regole di computazione quantistica sarà risolto in un tempo infinitamente inferiore rispetto alle attuali capacità di un supercomputer tradizionale.

Un secondo concetto fondamentale per capire la portata rivoluzionaria di queste idee è la correlazione quantistica, nota anche in italiana con il più evocativo termine inglese entanglement. Due particelle che siano entrate in contatto tra di loro mantengono una connessione per cui, al modificarsi delle caratteristiche dell’una ne consegue, irrimediabilmente, una modifica nell’altra. Un esperimento dell’Università di Hefei (Cina) nel 2017 riuscì a dimostrare che la correlazione quantistica tra due fotoni è mantenuta a più di 1200 km di distanza.

Infine, è doveroso specificare che lo studio delle applicazioni della fisica quantistica all’informatica e il conseguente sviluppo delle tecnologie quantiche non sono una novità nata dall’oggi al domani. Superato l’approccio meramente teorico, sin dall’inizio del millennio privati, università e stati si sono inseguiti nella nuova corsa all’avanzamento tecnologico, culminata, l’anno scorso, con il raggiungimento della supremazia quantistica da parte del computer quantistico di Google. Con questa espressione si intende la soluzione, in una manciata di minuti, di un problema che un supercomputer avrebbe risolto in migliaia di anni.

L’esperimento illustrato nell’articolo del 4 dicembre è un nuovo, sicuro e notevole passo verso la creazione di un Internet quantistico, le cui potenzialità in termini di comunicazione e scambio d’informazioni dovrebbero ormai apparire intuitivamente evidenti. Nel luglio dello scorso anno Dipartimento per l’Energia statunitense ha anche dichiarato l’intenzione di lavorare alla realizzazione di una rete per introdurre l’Internet quantistico nello stato dell’Illinois.

Nei prossimi anni potrebbe (o dovrebbe) aprirsi un dibattito riguardo il futuro accesso alle reti più recenti, il diritto di lanciare nuovi satelliti per il sostegno di Internet (o al contrario la possibilità di convertire i dispositivi esistenti) e il rischio di una tecnologia che, benché al momento sia relegata a esperimenti di laboratorio, sarebbe in grado di annichilire le chiavi crittografiche su cui oggi già scricchiola la nostra sicurezza online. Di contro, l’introduzione di chiavi quantistiche all’interno dei sistemi di crittografia rappresenterebbe un considerevole avanzamento per la sicurezza delle nostre reti e dei nostri dati.

Che lo si voglia o no, la rivoluzione quantistica avverrà e coinvolgerà tutti noi. Tanto vale cominciare a interessarsene sin da subito.