Le reti internet quantistiche? Non sono solo un’aspirazione. Sono stati sviluppati i primi ripetitori quantistici, l’ultimo tassello che mancava. A realizzare i prototipi sono stati due gruppi indipendenti, uno guidato dall’Istituto di Scienza e Tecnologia di Barcellona e l’altro dall’Università di Scienza e Tecnologia a Heifei in Cina, i cui risultati sono stati pubblicati su Nature. “Oggi le comunicazioni quantistiche – ha commentato Fabio Sciarrino, a capo del Quantum Information Lab della Sapienza di Roma – sono un campo maturo ma esistono ancora dei limiti legati soprattutto alla distanza massima attraverso cui è possibile inviare un messaggio crittografato in piena sicurezza. Ora, grazie a questi nuovi passi verso i ‘ripetitori quantistici’ sarà possibile superare anche questi ultimi ostacoli”.

Sfruttare le bizzarre regole dei quanti garantisce infatti comunicazioni assolutamente inviolabili e per questo da anni si sta investendo per la creazione di reti internet globali in grado di trasportare informazioni sotto forma di quanti. L’ultimo ostacolo rimaneva quello di riuscire ad avere nodi capaci di far ‘rimbalzare’ messaggi in modo sicuro e stabile attraverso le varie porzioni di rete. Dai due studi arrivano adesso ottimi candidati per vincere la sfida. Usando metodi differenti i due gruppi di ricerca sono riusciti a memorizzare su particolari cristalli, seppur per frazioni di secondo, le informazioni di coppie di fotoni entangled, ossia particelle ‘intrecciate’ sempre in connessione tra loro. I due dispositivi sono in grado di mantenere le informazioni quantistiche senza alterarle e poi reindirizzarle: una condizione fondamentale per ottenere i tanto attesi ‘ripetitori quantistici’. “Risultati che estendono le funzionalità dimostrate dai prototipi di queste memorie in alcuni aspetti cruciali: quello della rapida risposta nel caso del lavoro cinese e della maggiore flessibilità operativa in quello spagnolo“, ha commentato Paolo Villoresi, direttore del Centro di Tecnologie quantistiche dell’Università di Padova. “Questi progressi – ha aggiunto Villoresi – sono benvenuti nel consolidare gli sforzi congiunti per realizzare un network quantistico globale nei quali anche il nostro Paese è all’avanguardia”.

Intanto la Commissione europea ha selezionato un consorzio di aziende e istituti di ricerca per progettare la futura rete europea di comunicazione quantistica, EuroQci – quantum communication infrastructure – che consentirà la comunicazione ultrasicura tra infrastrutture critiche e istituzioni governative in tutta l’Unione europea. Del consorzio, guidato da Airbus, fanno parte Leonardo, Orange, PwC France e Maghreb, Telespazio (Leonardo 67%, Thales 33%), il Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr) e l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (Inrim).

EuroQci integrerà le tecnologie e i sistemi quantistici nelle reti di comunicazione terrestre in fibra ottica e includerà un segmento spaziale che assicurerà una copertura completa in tutta l’Unione e in altri continenti. Questo ‘network’ consentirà di proteggere i sistemi di crittografia e le infrastrutture critiche europee, come le istituzioni governative, il controllo del traffico aereo, le strutture sanitarie, le banche e le reti elettriche, da minacce informatiche attuali e future. Già dal giugno del 2019 26 stati membri hanno firmato la Dichiarazione EuroQci, per collaborare con la Commissione, sostenuta dall’Agenzia spaziale europea, allo sviluppo di un’infrastruttura di comunicazione quantistica che copra l’intera Unione europea.

Il piano a lungo termine prevede che EuroQci diventi la base di un’Internet quantistica in Europa, collegando computer, simulatori e sensori quantistici, attraverso reti quantistiche per distribuire informazioni e risorse con una soluzione di sicurezza all’avanguardia. A impiegarla per primo sarà il servizio quantum key distribution (Qkd), che trasmetterà le chiavi di crittografia attraverso canali di comunicazione quantistica sia su fibra ottica terrestre sia su collegamenti laser spaziali. “L’utilizzo di stati fotonici quantistici rende la chiave di distribuzione immune alle vulnerabilità, a differenza delle soluzioni attualmente impiegate” assicurano imprese e istituzioni di ricerca del consorzio.

In particolare, lo studio, che durerà 15 mesi, definisce i dettagli del sistema end-to-end e la progettazione del segmento terrestre a supporto del servizio Qkd e prevede lo sviluppo di una roadmap dettagliata, che includa i costi e le tempistiche di ciascuna fase di implementazione. Lo studio supporterà, inoltre, la Commissione europea nella realizzazione di un’infrastruttura avanzata di test e convalida Qci, che include gli standard, con l’obiettivo di avviare un progetto pilota EuroQci entro il 2024 e un servizio operativo iniziale entro il 2027.

Il consorzio beneficerà della complementarietà dei suoi membri, che include grandi integratori di sistemi, operatori di telecomunicazioni e satcom, e fornitori di servizi insieme a istituti di ricerca. Lo studio farà leva, valorizzandoli, sui contributi esistenti incentrati su vari progetti quantistici, realizzati da ciascun membro del consorzio, e beneficerà della vasta esperienza sul campo della dorsale quantistica italiana grazie al Cnr e all’Inrim.

“La nascita del consorzio EuroQCI vede Leonardo al fianco di partner di primo piano nella definizione della futura rete quantistica europea. Un passo importante per l’avanzamento tecnologico del continente in un ambito prioritario e all’avanguardia”, sottolinea Lucio Valerio Cioffi, Direttore Generale di Leonardo. “Elemento centrale è costituito dalla possibilità di utilizzare tecnologie quantistiche per scambiare chiavi crittografiche, garantendo così la totale sicurezza delle comunicazioni nella gestione di un’enorme mole di dati. Una tecnologia che non ha uguali e rappresenta il futuro, non solo nel settore delle telecomunicazioni ma in numerosi ulteriori ambiti di applicazione. La possibilità di realizzare in futuro una ‘‘Quantum Internet” europea che permetta la comunicazione tra computer quantistici – caratterizzati da maggiore potenza di calcolo e velocità e sensori quantistici di straordinaria accuratezza – consentirà capacità di analisi e previsione su scala globale senza precedenti e in totale sicurezza. Un settore, quindi, dalle enormi potenzialità, in cui le competenze di Leonardo, valorizzate attraverso un Laboratorio “Quantum” specificatamente dedicato nella rete dei Leonardo Labs, avranno un ruolo centrale e un impatto tangibile per lo sviluppo del business in più domini: dalla Cyber Security all’Elettronica per la difesa fino allo Spazio”.

Foto dall’account Twitter del Cnr

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