Comunicazioni quantistiche: la supremazia di Pechino

Scienziati cinesi affermano di aver sviluppato, primi al mondo, una flotta di droni per la trasmissione “sicura” delle informazioni con tecnologia di comunicazione quantistica.

Il lavoro, pubblicato lo scorso gennaio sulla rivista National Science Review¹, è merito dei ricercatori dell'Università di Nanchino, nella Cina orientale, che avrebbero messo a punto - come riporta il South China Morning Post² di Hong Kong -, velivoli senza pilota capaci di generare autonomamente coppie di particelle di luce “entangled” (“intrecciate tra loro”), in grado di “trasportare informazioni”.

L’entanglement³, nella fisica quantistica, è il meccanismo in base al quale, tra due particelle interagenti, si crea un legame che permane attivo anche quando vengono allontanate, così che, quando una delle due assume uno stato diverso, questo venga replicato all’istante dall’altra.

Come spiega⁴ l’Università di Padova, tra i maggior centri di ricerca a mondo nel campo: “Le comunicazioni quantistiche offrono un sistema di crittografia impossibile da violare, basato sullo scambio di “quantum bit” (o qubit), versione quantistica del bit classico. Mentre il bit classico può assumere solo due valori distinti, 0 oppure 1, il qubit si può trovare in una “sovrapposizione” quantistica tra i due stati |0> e |1>. La QKD (o distribuzione quantistica di chiave) permette allora di creare una chiave di cifratura condivisa e sicura tra due utenti (..).

La sicurezza è pertanto garantita dalle leggi della meccanica quantistica, che assicurano che nessun altro utente può avere informazioni sulla chiave.

Tali leggi assicurano che non esiste la “fotocopiatrice quantistica” (un qubit non può essere copiato) e che una qualunque misura sul qubit ne altera il suo stato.

Le proprietà quantistiche consentono quindi la trasmissione in sicurezza di informazioni “secretate”, poiché qualsiasi tentativo di intercettarne il contenuto implicherebbe, indipendentemente dalla distanza, una alterazione del legame esistente tra le particelle cui il contenuto è stato associato, alterandone il messaggio e, soprattutto, avvisando il mittente e destinatario della tentata violazione.

I ricercatori del National Laboratory of Solid State Microstructures⁵ hanno a tal scopo realizzato dispositivi di comunicazione quantistica di dimensioni molto ridotte da poter essere montati sui droni, del peso di 35 kg (ne sono stati prodotti 10).

Il passo successivo sarà quello di conquistare la sicurezza assoluta nella trasmissione dati, mediante una rete di droni (che generano ognuno 2,4 milioni di paia di particelle “entangled” di luce al secondo) in grado di connettersi con satelliti quantistici, il primo dei quali, chiamato “Mozi”, è stato mandato in orbita⁶ ad agosto del 2016.

Ponendo così fine, definitivamente, alla crittografia matematica cui oggi è affidata a livello globale la sicurezza delle comunicazioni cifrate, destinata a diventare obsoleta e violabile con l’introduzione dei computer quantistici, come quello realizzato da Google⁷, in grado di compiere in 200 secondi operazioni che oggi richiederebbero al computer più veloce del mondo⁸ 10.000 anni.

Ad ogni buon conto, la tecnologia per la comunicazione quantistica comporta molto altro lavoro per risolvere alcune difficoltà oggettive, come, ad esempio, quella che si presenta ancora come una condizione necessaria per il buon fine della trasmissione, ossia che ricevente e mittente siano tra loro posizionati in linea retta.

La Cina, ad oggi, rimane l’incontrastato leader globale nella tecnologia di comunicazione quantistica. Oltre all’unico (al mondo) satellite quantistico oggi in orbita, Pechino dispone, tra Pechino e Shanghai, della più lunga e complessa rete terrestre di comunicazione quantistica del pianeta.

Di recente, i cinesi hanno realizzato una stazione terrestre mobile⁹ del peso di 80 kg, di dimensioni tali da permetterne il trasporto in una autovettura, capace di connettersi con il satellite Mozi e da questo ricevere chiavi crittografiche sotto forma di particelle di luce “entangled" (la stazione di terra attiva all’atto del lancio di Mozi pesava invece 10 tonnellate).

La nuova stazione mobile trasmette dati a una velocità compresa tra 4000 e 10.000 bit al secondo, rispetto a circa 40.000 bit al secondo delle stazioni più grandi, ma la possibilità di variare a piacimento la ubicazione, per facilitare la trasmissione con il satellite, compensa ampiamente la limitazione trasmissiva.

Oltre che ispirato da ragioni di sicurezza nazionale, lo sviluppo cinese nel campo della trasmissioni quantistiche, è spinto anche dal settore commerciale.

La Industrial and Commercial Bank of China (ICBC) e la Banca popolare cinese già utilizzano la tecnologia quantistica tra le filiali sparse nel Paese. Per soddisfare le crescenti esigenze provenienti dal settore privato già si pensa di lanciare, nel breve periodo, una flotta di nano satelliti dedicati.