I ricercatori dell'UT hanno trovato un nuovo modo per proteggere i dati dagli attacchi con i computer quantistici. Come hanno pubblicato oggi in Nuovo Giornale di Fisica . Con i computer quantistici in aumento, non possiamo più escludere la possibilità che un computer quantistico diventi così potente da poter violare la crittografia esistente. Singole particelle di luce sono già utilizzate per proteggere i dati, ma la trasmissione di un bit per fotone è lenta. Pepijn Pinkse ha condotto l'esperimento per aumentare la velocità di trasmissione fino a sette bit per fotone.

I computer utilizzano la crittografia per proteggere le loro comunicazioni. Per esempio, la comunicazione tra il tuo telefono e la tua banca per trasferire alcuni fondi deve essere sicura per impedire ai criminali di alterare il messaggio e dire alla banca di trasferire denaro su un altro conto bancario. Un computer quantistico potrebbe, in teoria, rompere la crittografia esistente. Ma fino a poco tempo fa la dimostrazione che un computer quantistico può fare tutto ciò che un computer classico veloce non può fare è stata eccezionale. Questo punto lo chiamiamo "supremazia quantistica".

Supremazia quantistica

Recentemente, Google ha rivendicato in Nature una prova sperimentale di questa "supremazia quantistica, " anche se con un calcolo che non ha alcuna utilità pratica. Tuttavia, non possiamo più escludere la possibilità che i computer quantistici diventino così potenti da violare la crittografia esistente poiché sono noti algoritmi quantistici che infrangono i metodi crittografici più utilizzati oggi. Per fortuna, la tecnologia quantistica offre anche soluzioni. Con Quantum Key Distribution (QKD) è possibile creare chiavi segrete in modo sicuro tra un mittente e un destinatario. Questa non è fantascienza. I sistemi QKD commerciali sono disponibili da diversi fornitori e le versioni spaziali sono già implementate.

Ingrandisci gli alfabeti quantistici

I sistemi QKD standard utilizzano singole particelle di luce, i fotoni, che si trovano in uno dei due possibili stati, per esempio polarizzato orizzontalmente o verticalmente. Ciò limita la trasmissione a un bit per fotone. In un senso, i fotoni sono codificati in un alfabeto di sole due lettere:a e b.

I ricercatori dell'UT ora hanno aumentato questo numero con più di mille lettere. Ciò aumenta la resistenza al rumore e potenzialmente aumenta la velocità dei dati. Hanno raggiunto questo obiettivo codificando le informazioni quantistiche in 10 ²⁴ possibili posizioni dei fotoni utilizzati. Per rendere difficile a un utente malintenzionato vedere cosa è stato inviato, cambiano casualmente la codifica tra due diversi alfabeti.

Parlare olandese in una sala conferenze cinese

Pepijn Pinkse, chi ha condotto l'esperimento, spiega:"È come cercare di indovinare cosa si parla in due sale conferenze. In una sala la lingua della conferenza è il cinese e nell'altra l'olandese, ma non lo sai prima di entrare. Se un madrelingua olandese sceglie la stanza cinese, non capisce niente, anche se per un oratore cinese le lezioni sono chiarissime. Nel nostro metodo, il mittente usa due lingue e passa casualmente dall'una all'altra. Anche il ricevitore commuta tra l'ascolto in una lingua o nell'altra. Solo se le lingue coincidono, vengono trasmessi i bit utili. L'ascolto di entrambe le lingue contemporaneamente è proibito dalle leggi fondamentali della fisica."

Utilizzando questa tecnica insieme a una luce molto debole, un chip per videoproiettore e una moderna fotocamera per il rilevamento di un singolo fotone, i ricercatori hanno dimostrato di poter trasmettere fino a sette bit sicuri per fotone. I loro risultati sono pubblicati il ​​18 dicembre in Nuovo Giornale di Fisica nel loro articolo intitolato "Distribuzione di chiavi quantistiche a grande alfabeto utilizzando la luce codificata nello spazio".