Internet e attacchi hacker, la sicurezza nazionale passa dalle particelle quantistiche

Il segreto di una rete Internet così sicura da essere praticamente immune a un attacco hacker potrebbe nascondersi nell’armadio di un ripostiglio, tra gli scantinati dell’università di Chicago. La trama di una nuova serie di science fiction? Niente affatto: a dispetto degli arredi modesti e delle apparenze insospettabili, è proprio in questo seminterrato che si sta giocando una sfida attualmente tra le più delicate al mondo.

Stati Uniti, Cina e altri Paesi stanno infatti facendo a gara per sfruttare le proprietà delle particelle quantistiche per elaborare le informazioni in modalità del tutto nuove. Il risultato sarebbe una tecnologia capace di garantire una maggior sicurezza nazionale ai Paesi che saranno in grado di padroneggiarla. E nell’armadio del laboratorio di Chicago è custodito un collegamento in fibra, attraverso il quale i ricercatori dell’università di Chicago ‘sparano’ particelle quantistiche a un altro laboratorio, situato nella periferia occidentale della città.

Ma cosa sono e come si comportano le famigerate particelle quantistiche? E per quale ragione la meccanica quantistica è così importante per il futuro di Internet, al punto da ricevere cospicui finanziamenti dal governo Biden? Non è certo un caso che il premio Nobel per la fisica sia andato, poche settimane fa, proprio a tre studiosi (Alain Aspect, John Clauser e Anton Zeilinger) che hanno condotto esperimenti pionieristici nel campo dell’informatica quantistica, con risvolti potenzialmente rivoluzionari per il trasferimento online di informazioni e la crittografia. Semplificando al massimo, possiamo paragonare le particelle quantistiche a minuscole particelle di luce che, secondo i ricercatori, sono ‘entangled’, ovvero aggrovigliate. Ciò che succede a una particella in una coppia ‘aggrovigliata’ determina cosa succede all’altra, sebbene siano fisicamente distanti e oggettivamente incapaci, nell’universo della materia, di influenzarsi a vicenda. Ciò darebbe la possibilità di creare stati di ‘entanglement’ (raggruppamento) quantistico a distanza: un processo che i ricercatori hanno definito ‘teletrasporto quantistico’. Riuscire a controllare e manipolare gli stati quantistici di particelle entangled, infatti, dà (e darà) la possibilità di trasferire e memorizzare informazioni in modo enormemente più veloce, efficiente e sicuro.

Tutti gli attuali sistemi di entanglement a più particelle, già in uso nei processori quantistici, si devono agli esperimenti di Clauser, Aspect e Zeilinger. Nel corso degli ultimi cento anni, la meccanica quantistica ha prodotto applicazioni che sono ormai parte della nostra quotidianità (come transistor, microchip e laser): ora è pronta per un altro balzo in avanti, principalmente negli ambiti del trasferimento di informazioni e delle tecnologie di rilevamento come il gps. Gli scienziati parlano dunque di ‘seconda rivoluzione quantistica’. È ancora presto per immaginare tutte le possibili applicazioni del cosiddetto Internet quantistico. ‘Quando le persone hanno creato per la prima volta reti rudimentali, collegando i propri computer tra università diverse per condividere informazioni di ricerca, non avrebbero potuto prevedere l’e-commerce’, ha dichiarato a questo proposito uno dei ricercatori coinvolti nel progetto di ricerca dell’università di Chicago.

Tornando al nostro piccolo armadio nascosto nel seminterrato, il team di ricerca dell’ateneo statunitense sta usando i fotoni, ovvero particelle quantistiche di luce in modalità ‘entangled’, attorcigliata, per inviare segnali crittografati (cifrati, dunque protetti) attraverso la rete e verificare come viaggiano attraverso le fibre che passano sotto autostrade, ponti e caselli. Le particelle quantistiche sono estremamente delicate e tendono infatti a non funzionare correttamente al minimo disturbo, come vibrazioni o cambiamenti di temperatura. Inviarle su lunghe distanze nel mondo reale, dunque, è assai complicato. Una volta giunti al laboratorio di destinazione, a 30 miglia di distanza, i segnali vengono decodificati. Chiunque tenti di hackerare la rete per intercettare la chiave di crittografia fallirà, perché le leggi della meccanica quantistica affermano che qualsiasi tentativo di osservare le particelle in uno stato quantistico altera automaticamente le particelle e distrugge le informazioni trasmesse. Il tentativo di intercettazione sarà peraltro segnalato subito al mittente e al destinatario della comunicazione. Banchi di prova simili sono in fase di sperimentazione anche a Boston e in altre zone degli Stati Uniti, nonché in Europa e Cina. Il sogno, neanche troppo remoto, degli scienziati è connettere, un giorno, tutte queste piattaforme sperimentali tramite collegamenti in fibra e satellitari, dando vita a una rete Internet quantistica pronta ad abbracciare l’intero globo. Man mano che il progetto si sviluppa, la rete potrebbe essere utilizzata anche per connettere fra loro computer quantistici e implementare così la loro potenza di elaborazione, come fa il cosiddetto ‘cloud’ (sistema di archiviazione online) per i computer attuali.