Il mondo è un passo più vicino ad avere un Internet totalmente sicuro e una risposta alla crescente minaccia di attacchi informatici, grazie a un team di scienziati internazionali che hanno creato un prototipo unico che potrebbe trasformare il modo in cui comunichiamo online.

L'invenzione guidata dall'Università di Bristol, rivelato oggi sul giornale Progressi scientifici , ha il potenziale per servire milioni di utenti, è considerata la più grande rete quantistica del suo genere, e potrebbe essere utilizzato per proteggere la comunicazione online delle persone, in particolare in questi tempi guidati da Internet accelerati dalla pandemia di COVID-19.

Mettendo in campo una nuova tecnica, sfruttando le semplici leggi della fisica, può rendere i messaggi completamente al sicuro dall'intercettazione e allo stesso tempo superare le principali sfide che in precedenza hanno limitato i progressi in questa tecnologia poco utilizzata ma molto pubblicizzata.

L'autore principale Dr. Siddarth Joshi, che ha guidato il progetto presso i laboratori di tecnologia di ingegneria quantistica (QET) dell'università, ha dichiarato:"Questo rappresenta un enorme passo avanti e rende l'Internet quantistico una proposta molto più realistica. Fino ad ora, costruire una rete quantistica ha comportato costi enormi, tempo, e risorsa, così come spesso compromettendo la sua sicurezza che vanifica l'intero scopo."

"La nostra soluzione è scalabile, relativamente economico e, più importante di tutti, inespugnabile. Ciò significa che è un punto di svolta entusiasmante e apre la strada a uno sviluppo molto più rapido e a un'implementazione diffusa di questa tecnologia".

L'attuale Internet si basa su codici complessi per proteggere le informazioni, ma gli hacker sono sempre più abili nel superare in astuzia tali sistemi che portano ad attacchi informatici in tutto il mondo che causano gravi violazioni della privacy e frodi che ammontano a migliaia di miliardi di sterline all'anno. Con tali costi destinati ad aumentare drasticamente, il caso per trovare un'alternativa è ancora più convincente e il quantum è stato per decenni salutato come il sostituto rivoluzionario alle tecniche di crittografia standard.

Finora i fisici hanno sviluppato una forma di crittografia sicura, nota come distribuzione di chiavi quantistiche, in cui particelle di luce, chiamati fotoni, vengono trasmessi. Il processo consente a due parti di condividere, senza rischio di intercettazione, una chiave segreta utilizzata per crittografare e decrittografare le informazioni. Ma fino ad oggi questa tecnica è stata efficace solo tra due utenti.

"Finora gli sforzi per espandere la rete hanno coinvolto una vasta infrastruttura e un sistema che richiede la creazione di un altro trasmettitore e ricevitore per ogni utente aggiuntivo. Condividere i messaggi in questo modo, noti come nodi fidati, non è abbastanza buono perché utilizza così tanto hardware extra che potrebbe perdere e non sarebbe più totalmente sicuro, " ha detto il dottor Joshi.

La tecnica quantistica del team applica un principio apparentemente magico, chiamato entanglement, che Albert Einstein descrisse come "azione spettrale a distanza". Sfrutta la potenza di due diverse particelle poste in luoghi separati, potenzialmente a migliaia di miglia di distanza, per imitarsi contemporaneamente. Questo processo presenta opportunità di gran lunga maggiori per i computer quantistici, sensori, ed elaborazione delle informazioni.

"Invece di dover replicare l'intero sistema di comunicazione, quest'ultima metodologia, chiamato multiplexing, divide le particelle di luce, emesso da un unico sistema, in modo che possano essere ricevuti da più utenti in modo efficiente, " ha detto il dottor Joshi.

Il team ha creato una rete per otto utenti utilizzando solo otto ricevitori, considerando che il primo metodo richiederebbe il numero di utenti moltiplicato molte volte, in questo caso, pari a 56 scatole. Man mano che il numero di utenti cresce, la logistica diventa sempre più impraticabile, ad esempio 100 utenti ne prenderebbero 9, 900 scatole ricevitori.

Per dimostrare la sua funzionalità a distanza, i ricevitori sono stati collegati a fibre ottiche attraverso diverse località di Bristol e la capacità di trasmettere messaggi tramite comunicazione quantistica è stata testata utilizzando la rete in fibra ottica esistente della città.

"Oltre ad essere completamente sicuro, la bellezza di questa nuova tecnica è la sua agilità snella, che richiede hardware minimo perché si integra con la tecnologia esistente, " ha detto il dottor Joshi.

Il sistema unico del team include anche la gestione del traffico, offrendo un migliore controllo della rete che consente, ad esempio, determinati utenti da dare la priorità a una connessione più veloce.

Mentre i precedenti sistemi quantistici hanno impiegato anni per essere costruiti, al costo di milioni o addirittura miliardi di sterline, questa rete è stata creata in pochi mesi per meno di 300 sterline, 000. I vantaggi finanziari crescono man mano che la rete si espande, quindi, mentre 100 utenti sui precedenti sistemi quantistici potrebbero costare nella regione di 5 miliardi di sterline, Il Dr. Joshi crede che la tecnologia di multiplexing potrebbe ridurlo a circa 4,5 milioni di sterline, meno dell'1 per cento.

Negli ultimi anni la crittografia quantistica è stata utilizzata con successo per proteggere le transazioni tra i centri bancari in Cina e garantire i voti alle elezioni svizzere. Eppure la sua più ampia applicazione è stata frenata dalla vastità delle risorse e dei costi coinvolti.

"Con queste economie di scala, la prospettiva di un'internet quantistica per l'uso universale è molto meno inverosimile. Abbiamo dimostrato il concetto e perfezionando ulteriormente i nostri metodi di multiplexing per ottimizzare e condividere le risorse nella rete, potremmo cercare di servire non solo centinaia o migliaia, ma potenzialmente milioni di utenti in un futuro non troppo lontano, " ha detto il dottor Joshi.

"Le ramificazioni della pandemia di COVID-19 non hanno solo mostrato l'importanza e il potenziale di Internet, e la nostra crescente dipendenza da esso, ma anche come la sua assoluta sicurezza sia fondamentale. Il multiplexing entanglement potrebbe contenere la chiave vitale per rendere questa sicurezza una realtà tanto necessaria".