Sapere Scienza

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La meccanica quantistica va in orbita

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Il bisogno mondiale di segretezza ha raggiunto punte senza precedenti. Mentre un tempo la crittografia era riservata agli ambiti diplomatici e militari, con l'avvento di internet ognuno di noi quotidianamente o quasi trasmette informazioni riservate, come il codice della carta di credito o i propri dati personali.

 

Il blocco monouso

Da tempo i crittografi sanno che la perfetta segretezza può essere raggiunta in modo relativamente semplice, senza altra tecnologia se non la classica coppia carta e penna. E' sufficiente infatti utilizzare il metodo del cosiddetto blocco monouso: il messaggio da scambiare va cifrato con una chiave casuale che sia lunga almeno quanto il messaggio stesso e venga utilizzata una e una sola volta. Il problema di tale metodo, per quanto la sua sicurezza sia stata dimostrata matematicamente, è nella sua scarsa praticità: non soltanto è arduo generare ogni volta una chiave casuale di lunghezza considerevole e sempre diversa, ma non è affatto banale trovare il modo di condividere tale chiave tra mittente e destinatario del messaggio senza correre il rischio che, durante la distribuzione, un malintenzionato la intercetti, riuscendo così a decifrare poi il messaggio all'oscuro di tutti.

 

Il ruolo dell'entanglement quantistico

Negli anni '80, grazie al lavoro seminale di Charles Bennett e Gilles Brassard, il problema della distribuzione della chiave venne finalmente risolto con l'aiuto della meccanica quantistica. Le caratteristiche estremamente peculiari delle particelle che popolano il mondo microscopico, infatti, consentono di generare e condividere, al contempo, sequenze casuali lunghe a piacere; come bonus ulteriore, forniscono un metodo per scoprire se, durante la trasmissione, sia avvenuto un tentativo di intercettazione, dal momento che un qualsiasi tentativo di frapporsi tra mittente e destinatario distruggerebbe il cosiddetto stato di entanglement in cui si trovano le particelle coinvolte nel processo.

Tutto questo, per molti anni, fu vero soltanto dal punto di vista teorico, perché nella realtà dei fatti non è per nulla banale mantenere le particelle nello stato di entanglement necessario per il corretto funzionamento del protocollo. Nei numerosi esperimenti effettuati lungo distanze sempre maggiori, che dai pochi centimetri sono passate ai metri, e poi ai chilometri, la trasmissione di particelle lungo fibre ottiche o nell'atmosfera ha rivelato inevitabili effetti di diffusione che, distruggendo lo stato, vanificano la buona riuscita della distribuzione della chiave e non consentono di individuare eventuali tentativi di intercettazione. 

 

L'esperimento QUESS

La situazione potrebbe però essere destinata a cambiare grazie al progetto QUESS (Quantum Experiments at Space Scale), realizzato dall'Accademia delle scienze cinese in collaborazione con la sua controparte austriaca e l'Università di Vienna. Un satellite lanciato nell'agosto 2016 produrrà particelle nello stato di entanglement inviate sulla Terra direttamente dallo spazio, dove i problemi di diffusione dovrebbero essere abbastanza trascurabili da consentire comunicazioni affidabili su distanze dell'ordine di 1200 chilometri. Se i test effettuati in questi primi mesi di attività si dimostreranno corretti, il satellite sarà messo a disposizione degli scienziati per condurre esperimenti che, in caso di successo, apriranno le porte a una rete di comunicazioni sicure senza precedenti.

 

Per saperne di più

- Il quinto dominio della conflittualità

Eva Filoramo

Fisica teorica di formazione, lavora come traduttrice scientifica e project manager per siti web. Le sue due passioni sono raccontare la scienza e viaggiare - in mancanza d'altro, con la fantasia. (www.evalosapeva.com)

copertina   settembre-ottobre 2018

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