Dati sensibili di carte di credito ed e-mail si proteggono con i fotoni

Utilizzare i quanti di luce - i fotoni - come mezzo di comunicazione sicuro con cui scambiare anche i dati sensibili che viaggiano ogni giorno nella rete: numeri di carte di credito, e-mail, referti medici, gli stessi contenuti dei social network. A livello sperimentale si sono già ottenute dimostrazioni di questo metodo di scambio di dati tra terminali collegati con fibre ottiche o in spazio libero, come avvenuto pubblicamente nel Salone di Palazzo della Ragione a Padova due anni fa. Ora, in uno studio pubblicato il 6 settembre su Nature Communications, Davide Bacco, Matteo Canale, Nicola Laurenti, Giuseppe Vallone e Paolo Villoresi, tutti del dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Università di Padova, hanno studiato e dimostrato sperimentalmente il limite massimo della distribuzione quantistica delle chiavi crittografiche in condizioni reali, ossia in presenza di rumore ambientale e trasmettendo un numero limitato di fotoni in presenza di intrusi con diverse capacità.

PRESERVARE DATI SENSIBILI DA INTRUSIONI. “Sfruttando i principi della fisica quantistica è possibile, per due utenti distanti, condividere chiavi crittografiche con la garanzia di una segretezza incondizionata, vale a dire l’impossibilità per un intruso di leggere la chiave senza essere scoperto - spiega il professor Villoresi - Se si utilizzano i fotoni come portatori di bit, quando un intruso tenta di leggerli, inevitabilmente ne altera le proprietà, consentendo agli utenti di sapere che la chiave scambiata non è più sicura (e non va dunque utilizzata). Al contrario, la sicurezza della crittografica classica – attualmente utilizzata in internet – è basata su problemi matematici che oggi sono di difficile soluzione, ma in futuro potrebbero diventare risolvibili grazie al progresso della matematica, dell’informatica o allo sviluppo di calcolatori quantistici.”

VANTAGGI PER COMUNICAZIONI SATELLITARI. Se in laboratorio i sistemi di crittografia quantistica si realizzano in ambienti isolati e basandosi sull’ipotesi di poter scambiare un numero grande a piacere di fotoni, nella realtà le cose cambiano. Infatti, in un sistema di crittografia quantistica realistico la percentuale di bit sicuri su bit inviati diminuisce al diminuire del numero di fotoni inviati e all'aumentare del rumore nel canale di trasmissione e nei dispositivi di ricezione. Il team padovano ha utilizzato un approccio alla quantificazione della chiave sicura recentemente proposto da alcuni ricercatori svizzeri per realizzare sperimentalmente una trasmissione di bit quantistici (qubit) per mezzo di fotoni e ha analizzato i diversi livelli di sicurezza in funzione del rumore e delle capacità di un eventuale intruso. L’esperimento ha permesso di scambiare chiavi segrete tra due utenti in presenza di rumore anche inviando un numero limitato di qubit. Questo risultato apre nuove prospettive in contesti in cui le possibilità di trasmissione sono limitate da vincoli fisici, come nel caso di comunicazioni satellitari a grande distanza, dove la finestra di trasmissione tra i terminali è di pochi minuti.