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Gli scienziati hanno inviato messaggi crittografati utilizzando principi di fisica quantistica su una rete di telecomunicazioni commerciali tedesca di 250 km, in pietra miliare verso la sicurezza dei dati di prossima generazione.
I ricercatori dell'Europa di Toshiba hanno utilizzato la cosiddetta crittografia di distribuzione quantistica (QKD) per trasferire i messaggi sui sistemi di comunicazione tradizionali in un modo che sarebbe al sicuro dagli hacker.
QKD sfrutta un fenomeno noto come entanglement quantico. Ciò si riferisce al modo in cui possono essere correlate due caratteristiche di particelle subatomiche, anche se separate da una vasta distanza.
Misurando i dati da una particella, è possibile dedurre informazioni dall'altra. Ciò consente alla coppia di servire come chiavi che possono scambiare messaggi codificati ma che sono illeggibili agli estranei.
I ricercatori sono stati in grado di inviare tali messaggi quantistici con fibra ottica standard e senza apparecchiature specialistiche di raffreddamento a temperatura ultra-bassa solitamente utilizzate per questo tipo di comunicazioni. Sostengono che questa è la prima volta che uno scambio di informazioni quantistiche così estese è stata eseguita su una rete di telecomunicazioni commerciali.
Robert Woodward, leader del team di ricerca QKD in fibra di Toshiba Europe, ha affermato che la loro svolta “apre le porte a molte emozionanti tecnologie quantistiche che passano fuori dal laboratorio e nelle reti pratiche”.
La potenziale resilienza delle reti quantistiche per gli hacker ha suscitato un intenso interesse di ricerca in tutto il mondo, incluso in Cina, che sta sviluppando un sistema di comunicazione quantistica a base satellitare globale.
“Un'implicazione pratica a breve termine delle nostre scoperte è che QKD per prestazioni molto più elevate è ora possibile utilizzando componenti commercialmente praticabili”, ha affermato Woodward, coautore di A carta sul lavoro pubblicato su Nature mercoledì. “Ciò apre la strada allo spiegamento su scala nazionale e internazionale di infrastrutture di comunicazione quantistica.”
Governi, aziende e ricercatori accademici stanno correndo per migliorare la sicurezza delle informazioni a causa delle minacce tecnologiche emergenti a dati sensibili crittografati, come le transazioni bancarie e le cartelle cliniche. Se gli sforzi per sviluppare potenti computer basati sulla teoria quantistica hanno successo, potrebbero rompere i complessi calcoli matematici su cui si basano metodi crittografici decenni.
La novità dell'esperimento tedesco, che copre una rete di 254 km tra Francoforte, Kirchfeld e Kehl, risiede nella semplicità dell'attrezzatura che utilizza. Evita di fare affidamento su macchinari costosi e ad alta intensità di energia per controllare la temperatura e rilevare le particelle di fotoni su cui si basa la trasmissione dei dati quantistici.
“Questo documento rappresenta un progresso significativo per lo spiegamento di una comunicazione quantistica sicura”, ha affermato il professor Sandrine Heutz, capo del dipartimento dei materiali dell'Imperial College di Londra.
“La distribuzione su larga scala della comunicazione quantistica si basa su approcci ingegneristici pratici come questi, combinando un focus sulla sostenibilità con una comunicazione sicura per oltre 250 km.”
Altri ricercatori hanno affermato che l'uso di una rete di telecomunicazioni commerciali lo ha distinto dagli adattamenti specialistici dispiegati nell'ampio lavoro di comunicazione quantistica della Cina sulla Terra e via satellite.
L'uso di attrezzature meno sofisticate potrebbe comportare una certa perdita di qualità della comunicazione, ma ha aperto la strada alla costruzione di grandi sistemi di informazione quantistica con una varietà di capacità.
“I team di ricerca e i governi di tutto il mondo stanno costruendo reti quantistiche su vasta scala, non solo per comunicazioni sicure ma anche per importanti attività quotidiane come la navigazione”, ha affermato James Millen, scienziato quantistico sperimentale del King's College di Londra.
“Sebbene sia possibile creare una rete quantistica utilizzando i satelliti, è più conveniente utilizzare l'infrastruttura di fibre ottiche esistente”, ha aggiunto.
L'uso di sistemi esistenti crea una potenziale vulnerabilità per la tecnologia basata su QKD attraverso attacchi all'infrastruttura stessa. Ma la natura di QKD significa che qualsiasi tentativo di intercettare dovrebbe essere evidente alle parti dello scambio di informazioni.