Internet quantistico: la prossima rivoluzione nella comunicazione digitale

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  Preveggenza quantistica
• Luglio 19, 2022

Riepilogo approfondimenti

Sebbene Internet abbia trasformato la società, deve far fronte a vulnerabilità a livello di sicurezza, spingendo la ricerca verso l’Internet quantistica. I sistemi quantistici utilizzano qubit, che consentono l’elaborazione delle informazioni in un modo fondamentalmente diverso, presentando sfide e opportunità uniche. Le recenti scoperte nella stabilizzazione degli stati quantistici aprono le porte alla crittografia quantistica, promettendo una maggiore sicurezza dei dati, un trasferimento dei dati più rapido e impatti trasformativi in ​​tutti i settori.

Contesto Internet quantistico

Sebbene Internet abbia rivoluzionato la società moderna, è ancora piena di vulnerabilità di sicurezza che mettono in pericolo gli ecosistemi digitali e le infrastrutture pubbliche critiche. Per affrontare queste debolezze, i ricercatori stanno ora studiando le possibilità offerte da un Internet quantistico, che potrebbe diventare una realtà prima di quanto previsto in precedenza.

I sistemi informatici tradizionali eseguono istruzioni in base a bit (o cifre binarie) con un singolo valore di 0 o 1. I bit sono anche l'unità di dati più piccola possibile utilizzata dai computer. I sistemi quantistici hanno portato l'esecuzione delle istruzioni al livello successivo elaborando bit simili ai computer tradizionali ma sfruttando anche i qubit, che consentono di elaborare 0 e 1 contemporaneamente. Questi qubit esistono in fragili stati quantistici, difficili da mantenere in una forma stabile e rappresentano una sfida per i ricercatori di computer quantistici. 

Tuttavia, nel 2021, i ricercatori del conglomerato giapponese Toshiba sono riusciti a stabilizzare l’ambiente all’interno dei cavi in ​​fibra ottica per oltre 600 chilometri inviando onde di cancellazione del rumore lungo le linee in fibra ottica. In Cina, i ricercatori stanno sviluppando un metodo basato sui satelliti per sviluppare una rete di comunicazione quantistica integrata spazio-terra che si estende per 4,600 chilometri, la più grande nel suo genere.

Questi sviluppi hanno aperto la porta alla crittografia basata sui quanti in un’Internet quantistica. Di conseguenza, le leggi della fisica coinvolte nella distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD) li rendono impossibili da hackerare, poiché qualsiasi interazione con essi cambierebbe gli stati entangled delle particelle coinvolte, allertando il sistema che qualcuno ha interagito con loro. È stato dimostrato con successo anche l'entanglement a tre vie, consentendo a tre utenti di condividere informazioni segrete in una rete stretta.

Impatto dirompente 

La comunicazione quantistica mantiene la promessa di salvaguardare i dati più critici per governi e organizzazioni. Nella sicurezza nazionale, questo diventa uno strumento indispensabile, poiché garantisce che le informazioni classificate, le comunicazioni militari e i dati delle infrastrutture critiche rimangano al sicuro dalle minacce informatiche. Questo elevato livello di sicurezza offre uno scudo contro potenziali attacchi da parte di computer quantistici che potrebbero compromettere i sistemi crittografici tradizionali.

Inoltre, l’Internet quantistica può facilitare il trasferimento di grandi quantità di dati su lunghe distanze, promettendo miglioramenti esponenziali nella velocità di elaborazione della rete. Nel settore finanziario, il trading ad alta frequenza e l’analisi di mercato in tempo reale possono consentire ai trader di prendere decisioni in frazioni di secondo. Nel frattempo, gli astronomi possono ricevere dati in tempo reale dai telescopi di tutto il mondo, portando a una comprensione più profonda del cosmo, mentre i fisici delle particelle possono analizzare senza ritardi enormi set di dati generati dagli acceleratori di particelle, accelerando il ritmo della scoperta scientifica.

Tuttavia, è necessario considerare anche le potenziali sfide alla sicurezza poste dai dispositivi e dalle reti quantistiche. I computer quantistici, con le loro velocità di elaborazione e potenza di calcolo senza pari, hanno la capacità di violare i tradizionali sistemi crittografici che sono alla base della sicurezza del mondo digitale di oggi. Per risolvere questo problema, i governi, le organizzazioni e le aziende potrebbero dover investire nella crittografia post-quantistica. La transizione alla crittografia quantistica sicura non è un compito semplice, poiché implica l’aggiornamento dell’intera infrastruttura digitale.

Implicazioni dell'elaborazione quantistica nell'industria delle comunicazioni 

Le implicazioni più ampie di un’Internet quantistica che diventa ampiamente disponibile possono includere:

• I governi e le imprese investono sostanzialmente nello sviluppo e nella manutenzione di reti e tecnologie quantistiche, richiedendo ingenti risorse finanziarie e pianificazione strategica.
• Il panorama geopolitico sta cambiando mentre le nazioni si sforzano di proteggere la propria infrastruttura Internet quantistica, portando a una maggiore concorrenza e cooperazione internazionale nello spazio della tecnologia quantistica.
• Individui e organizzazioni che ottengono l’accesso a strumenti di comunicazione altamente sicuri e privati, consentendo scambi riservati ma sollevando anche preoccupazioni sul potenziale uso improprio di tale tecnologia per scopi illeciti.
• Il settore sanitario sta sperimentando progressi nella ricerca medica, nella scoperta di farmaci e nella medicina personalizzata.
• Nuove opportunità di lavoro nei settori legati alla tecnologia quantistica, che guidano la domanda di professionisti qualificati nell’informatica quantistica, nella crittografia e nella sicurezza di rete.
• I requisiti energetici dei dispositivi e delle reti quantistici incidono sul consumo di elettricità, richiedendo lo sviluppo di tecnologie quantistiche efficienti dal punto di vista energetico.
• Maggiore cooperazione internazionale sulla ricerca quantistica e sugli standard che garantiscono compatibilità e sicurezza in un’Internet quantistica connessa a livello globale.

Domande da considerare

• In quale altro modo pensi che l'Internet quantistica e le reti di comunicazione quantistiche private andranno a beneficio del pubblico? O l'industria privata?
• Credi che l'informatica classica basata su bit continuerà ad esistere anche se le tecnologie quantistiche la sostituiranno? O i due metodi di calcolo esisteranno in equilibrio a seconda dei loro punti di forza e di debolezza?