Un gruppo di ricerca polacco/ceco ha dimostrato come anche una forma di denaro apparentemente ultrasicura, progettato utilizzando la meccanica quantistica può avere una scappatoia di sicurezza potenzialmente importante che lo mette a rischio di contraffazione. Ma questo non mette in evidenza le carenze di questa nuova entusiasmante tecnologia, ma piuttosto il suo continuo potenziale per trasformare la società umana nel 21° secolo.

Le tecnologie quantistiche sono senza dubbio attualmente in voga nelle comunità scientifiche e tecnologiche. Quando la teoria diventa realtà, queste entusiasmanti tecnologie promettono di trasformare le nostre società nei prossimi decenni.

La tecnologia di domani

Come notato nell'edizione di questa settimana di L'economista :'Una cuffia da bagno che può guardare i singoli neuroni, permettendo ad altri di monitorare la mente di chi lo indossa. Un sensore in grado di individuare sottomarini nucleari nascosti. Un computer in grado di scoprire nuovi farmaci, rivoluzionare il trading di titoli e progettare nuovi materiali. Una rete globale di collegamenti di comunicazione la cui sicurezza è garantita da leggi fisiche infrangibili. Questa, e molto di più, è la promessa della tecnologia quantistica.'

Anche l'UE è saltata sul carro quantistico, con un finanziamento di circa 550 milioni di EUR attraverso Orizzonte 2020 per garantire che l'Europa mantenga il suo ruolo di una delle potenze mondiali per la ricerca quantistica (per ulteriori informazioni sugli sforzi dell'UE in questo campo, vedere il CORDIS Results Pack sulle tecnologie quantistiche.

Inoltre, come con tutte le tecnologie in via di sviluppo, gli scienziati non dovranno solo portare avanti ciò che funziona, ma anche trovare soluzioni alle debolezze esistenti. Un team di scienziati polacchi e cechi ha fatto esattamente questo attraverso lo sviluppo di quella che dovrebbe essere – in teoria – “denaro quantico” ultrasicuro, ma poi ha subito trovato un grave difetto che lo metteva a rischio di contraffazione. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista 'npj Quantum Information'.

Forgiare l'indistruttibile

In condizioni ideali, la valuta quantistica è impossibile da contraffare. Ma grazie al disordine della realtà, un falsario con accesso a sofisticate apparecchiature potrebbe aggirare quella sicurezza quantistica se le banche non prendono le dovute precauzioni. Il concetto di moneta quantistica esiste dagli anni '70, proposta per la prima volta dall'allora dottorando della Columbia University Stephen Wiesner, ma questa è la prima volta che qualcuno ha creato e contraffatto denaro quantistico.

Invece di banconote di carta o di plastica, le banconote quantistiche del team di ricerca sono state coniate alla luce. Per trasferire fondi, una serie di fotoni verrebbe trasmessa a un banco utilizzando le polarizzazioni dei fotoni, l'orientamento delle loro onde elettromagnetiche, per codificare le informazioni.

Per illustrare la loro tecnica in modo divertente, i ricercatori hanno trasmesso un'immagine pixelata di una banconota, una vecchia banconota in scellino austriaco pre-euro, utilizzando la polarizzazione dei fotoni per indicare le sfumature della scala di grigi. In un sistema monetario quantistico reale, ogni banconota sarebbe diversa e le polarizzazioni dei fotoni sarebbero distribuite casualmente, piuttosto che formare un'immagine. Le polarizzazioni creerebbero un codice simile a un numero di serie che la banca potrebbe controllare per verificare che i fondi siano legittimi.

In modo cruciale, un criminale che intercetta i fotoni non potrebbe copiarli accuratamente perché le informazioni quantistiche non possono essere perfettamente duplicate. 'Questa è in realtà la pietra angolare della sicurezza del denaro quantistico, ' dice Karel Lemr, coautore dello studio dell'Università Palacký di Olomouc nella Repubblica Ceca.

Però, il sistema non sarebbe così sicuro come sembra a prima vista. Poiché i singoli fotoni vengono facilmente persi o alterati durante la trasmissione, le banche dovrebbero accettare fatture quantistiche parziali, analogo a una banconota di carta con un angolo strappato. Questo dà l'opportunità ai criminali di creare falsi che non sono perfetti, ma sono probabilmente abbastanza buoni da essere verificati dalla banca.

Lemr e i suoi colleghi hanno usato un cloner ottimale, un dispositivo che si avvicina il più possibile alla copia di informazioni quantistiche (la tecnologia per avviare un sistema di denaro reale basato su tecnologie quantistiche non esiste ancora fisicamente), tentare una contraffazione. Il team ha dimostrato che una banca accetterebbe una banconota falsa se lo standard di precisione non fosse abbastanza elevato:più dell'84 % circa delle polarizzazioni dei fotoni ricevuti deve corrispondere all'originale.

In precedenza, questa vulnerabilità non è stata esplicitamente segnalata, ma non è sorprendente, ' dice lo scienziato informatico teorico Thomas Vidick di Caltech, che non è stato coinvolto nella ricerca. Il risultato, lui dice, indica che le banche devono essere sufficientemente rigorose nei loro standard per dimostrare che le fatture che ricevono sono reali.

Quindi, mentre questo esperimento mette in luce non solo il grande potenziale delle tecnologie quantistiche, espone anche importanti problemi di sicurezza che devono ancora essere superati. Questo non è solo limitato al concetto di denaro quantistico, ma anche molti degli altri prodotti rivoluzionari promessi dallo sfruttamento umano della meccanica quantistica.

Però, come riassume "The Economist", le restanti sfide sono per lo più ingegneristiche, piuttosto che scientifica, e ciò che è più eccitante della tecnologia quantistica è il suo potenziale ancora non sfruttato.