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Gli Stati Uniti stanno finalmente ottenendo una rete quantistica a prova di hacker che le persone possono utilizzare
Università di Chicago
Alcuni anni fa, Edward Snowden, un appaltatore che lavora per l'Agenzia per la sicurezza nazionale degli Stati Uniti, ha fatto trapelare documenti che mostravano i modi in cui le agenzie di intelligence stavano spiando i nostri dati. Una delle rivelazioni più sorprendenti è stata che le spie avevano attinto ai cavi in fibra ottica per monitorare la grande quantità di informazioni che scorrevano attraverso di essi.
Le rivelazioni di Snowden hanno stimolato gli sforzi per sfruttare le proprietà quasi mistiche della scienza quantistica per rendere impossibile tale hacking. Ora ci sono segni di progresso.
Una startup chiamata Quantum Xchange afferma di aver raggiunto un accordo che le dà accesso a 500 miglia (805 chilometri) di cavo in fibra ottica che corre lungo la costa orientale degli Stati Uniti per creare quella che sostiene sarà la prima distribuzione di chiavi quantistiche (QKD) del paese Rete.
Inoltre, questa settimana l'Università di Chicago, l'Argonne National Laboratory e il Fermi National Accelerator Laboratory hanno annunciato una joint venture per creare un banco di prova per un approccio per proteggere la comunicazione dei dati utilizzando il teletrasporto quantistico.
L'approccio QKD utilizzato da Quantum Xchange funziona inviando un messaggio codificato in bit classici mentre le chiavi per decodificarlo vengono inviate sotto forma di bit quantistici o qubit. Questi sono in genere fotoni, che viaggiano facilmente lungo i cavi in fibra ottica. La bellezza di questo approccio è che qualsiasi tentativo di curiosare su un qubit distrugge immediatamente il suo delicato stato quantistico, spazzando via le informazioni che trasporta e lasciando un segno rivelatore di un'intrusione.
La parte iniziale della rete, che collega New York City al New Jersey, consentirà alle banche e ad altre aziende di spedire informazioni tra gli uffici di Manhattan e i data center e altre località al di fuori della città.
Tuttavia, l'invio di chiavi quantistiche su lunghe distanze richiede nodi affidabili, che sono simili ai ripetitori che potenziano i segnali in un cavo dati standard. Quantum Xchange afferma che ne avrà 13 lungo la sua rete completa. Nei nodi, le chiavi vengono decrittografate in bit classici e quindi riportate a uno stato quantistico per la trasmissione successiva. In teoria, un hacker potrebbe rubarli mentre sono brevemente vulnerabili.
Il teletrasporto quantistico elimina questo rischio sfruttando un fenomeno noto come entanglement. Ciò comporta la creazione di una coppia di qubit, di nuovo, tipicamente fotoni, in un singolo stato quantistico. Un cambiamento in un fotone influenza immediatamente lo stato di quello collegato, anche se sono molto distanti l'uno dall'altro. In teoria, la trasmissione di dati basata su questo fenomeno non è hackerabile perché la manomissione di uno dei qubit distrugge il loro stato quantistico. (Per una descrizione più dettagliata del teletrasporto quantistico, vedere la ricerca di Inside Europe per costruire un Internet quantistico inattaccabile.)
Le sfide per realizzare questo lavoro in pratica sono immense e l'approccio è ancora confinato ai laboratori scientifici. Inviare un fotone in un pezzo di fibra non è un grosso problema, afferma David Awschalom, professore all'Università di Chicago, ma creare e sostenere l'entanglement è davvero impegnativo. Ciò è particolarmente vero per le reti via cavo a lunga distanza.
David Awschalom Università di Chicago
Awschalom è in testa l'iniziativa coinvolgendo l'università e i laboratori nazionali. L'obiettivo, afferma, è che il banco di prova consenta un approccio plug-and-play che consentirà ai ricercatori di valutare varie tecniche per l'entangling e l'invio di qubit.
Il banco di prova, che sarà costruito con diversi milioni di dollari dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e utilizzerà un tratto di 30 miglia di cavo in fibra ottica che corre tra i laboratori, sarà gestito dai membri del Chicago Quantum Exchange, che riunisce 70 scienziati e ingegneri delle tre istituzioni.
Sia l'Europa che la Cina stanno sperimentando anche reti di comunicazione quantistica. Awschalom pensa che sia positivo avere una sana competizione in campo. Altri paesi si sono spinti avanti per costruire infrastrutture [quantistiche], dice. Ora faremo lo stesso.