Periferiche di Rete

Toshiba, il Quantum Internet è sempre più vicino?

Toshiba ha annunciato recentemente di aver raggiunto un importante risultato nel campo del Quantum Internet. In collaborazione con il Tohoku University Hospital (Giappone), il gruppo di ricercatori ha dimostrato la trasmissione dell’intero genoma umano su 600 km di fibre ottiche, codificando le informazioni con la crittografia quantistica per la massima protezione e privacy dei dati. Il risultato della ricerca è stato pubblicato sulla rivista scientifica Nature Photonics.

I dati sono stati spostati e archiviati in diverse località, per una distanza totale di viaggio di circa 600 km, tramite cavi in ​​fibra ottica. È stata impiegata una nuova tecnica di stabilizzazione a doppia banda, la prima al mondo (la società l’ha chiamata Twin Field), che aiuta a eliminare il problema delle fluttuazioni di temperatura e deformazione solitamente presenti nelle comunicazioni quantistiche. Questa è pura fisica: mentre i dati fluiscono attraverso i cavi ottici, i cavi stessi mostrano contrazioni ed espansioni minuscole che, se non contabilizzate, possono destabilizzare i qubit estremamente sensibili utilizzati per codificare e trasmettere le informazioni – introducendo errori nei dati o addirittura rendendoli inutilizzabili. La tecnica dual band di Toshiba, descritta dall’azienda, “(…) invia due segnali ottici di riferimento, a diverse lunghezze d’onda, per ridurre al minimo le fluttuazioni di fase sulle fibre lunghe. La prima lunghezza d’onda viene utilizzata per annullare le fluttuazioni rapidamente variabili, mentre la seconda lunghezza d’onda, alla stessa lunghezza d’onda dei qubit ottici, viene utilizzata per la regolazione fine della fase.” I dati sono stati ripetutamente verificati in varie fasi del suo viaggio attraverso la rete e, grazie alla nuova tecnica, non hanno mostrato segni di degrado.

Credit: Toshiba
Toshiba Quantum Internet

La ricerca apre finalmente le porte alla distribuzione delle chiavi quantistiche a lunga distanza (QKD). QKD è essenzialmente un protocollo di distribuzione per le chiavi crittografiche e viene visto come l’ultima frontiera negli schemi di crittografia. Questa “ultima frontiera della sicurezza” è basata sulla fisica quantistica e sul comportamento dei qubit stessi: dopo che i dati sono stati crittografati con una chiave QKD sicura, possono essere inviati su una connessione non sicura (come Internet), dove solo i titolari della chiave di decrittazione potranno accedere al suo contenuto. Alcune caratteristiche del regno quantistico sono particolarmente utili per garantire la sicurezza: da un lato, il principio di base dell’osservazione quantistica, che è alla base di gran parte della ricerca quantistica, afferma che il semplice atto di osservare un sistema che scorre cambierà il suo risultato finale. Sulla base di ciò, se la comunicazione sicura e crittografata con QKD viene intercettata da una terza parte, l’intercettazione stessa indurrà cambiamenti nel flusso di informazioni, che possono fungere da avvertimento per il mittente (o il destinatario) delle informazioni che qualcuno ha tentato di manomettere e intercettare il flusso di dati.

Andrew Shields, capo della divisione Quantum Technology di Toshiba Europe, ha affermato: “Negli ultimi anni QKD è stato utilizzato per proteggere le reti delle aree metropolitane. Quest’ultimo progresso estende la durata massima di un collegamento quantistico in modo che sia possibile connettere città tra paesi e continenti senza utilizzare nodi intermedi fidati. Implementato insieme a Satellite QKD, ci consentirà di costruire una rete globale per comunicazioni protette quantistiche”. Un’altra indagine condotta da Toshiba riguarda la compatibilità con il multiplexing: ciò consente essenzialmente di trasmettere sia i dati che le chiavi quantistiche sulla stessa fibra, eliminando così la necessità di una costosa infrastruttura dedicata per la distribuzione delle chiavi.