Crittografia quantistica: come funziona il sistema di crittografia

La crittografia quantistica apre nuove affascinanti prospettive per la sicurezza delle comunicazioni e la protezione completa dei dati sensibili in un mondo sempre più connesso in rete

Le basi della crittografia quantistica

La crittografia quantistica è un campo innovativo basato sui principi della meccanica quantistica e promette di portare la sicurezza crittografica a un nuovo livello. A differenza delle tecniche di crittografia tradizionali, la crittografia quantistica utilizza le proprietà uniche delle particelle quantistiche per proteggere e trasmettere le informazioni.

• Una delle tecniche fondamentali della crittografia quantistica è la distribuzione quantistica delle chiavi (QKD). La QKD consente a due parti di creare una chiave segreta che viene utilizzata per criptare e decriptare i messaggi.
• Un esempio importante è il protocollo BB84, sviluppato da Charles Bennett e Gilles Brassard nel 1984. Questo protocollo utilizza fotoni con polarizzazioni diverse per trasmettere i bit della chiave. A causa della meccanica quantistica, è impossibile per un eavesdropper (Eve) misurare la chiave senza interferire con la trasmissione e quindi essere rilevato.
• Un concetto essenziale della crittografia quantistica è l’entanglement quantistico. Nell’entanglement, due o più particelle vengono portate in uno stato in cui rimangono collegate anche a grandi distanze. Qualsiasi misurazione su una delle particelle influenza immediatamente lo stato dell’altra, rendendo sicura la trasmissione delle informazioni.
• Questo principio può essere utilizzato per il teletrasporto quantistico, in cui lo stato di una particella viene trasferito a un’altra senza che le particelle vengano fisicamente spostate.

Sfide e prospettive future della crittografia quantistica

Con il rapido sviluppo dell’informatica quantistica, ci troviamo di fronte a nuove sfide e opportunità nella crittografia.

• I computer quantistici basati sulle leggi della meccanica quantistica hanno il potenziale di rompere molti degli attuali sistemi di crittografia. In particolare, l’algoritmo di Shor, che permette di ottenere efficientemente fattori primi sui computer quantistici, può mettere a repentaglio i sistemi di crittografia classica come RSA.
• L’algoritmo di Grover, un altro algoritmo meccanico quantistico, può dimezzare la sicurezza dei metodi di crittografia simmetrica.
• Per contrastare questa minaccia, i ricercatori stanno sviluppando la crittografia post-quantistica. Questi nuovi metodi crittografici dovrebbero rimanere sicuri anche quando saranno disponibili potenti computer quantistici. Allo stesso tempo, la crittografia quantistica continua ad acquisire importanza, in quanto offre teoricamente una sicurezza incondizionata garantita dai principi della meccanica quantistica.
• Un aspetto importante della realizzazione pratica della crittografia quantistica sono i protocolli di distribuzione quantistica delle chiavi (QKD). Questi protocolli vengono costantemente sviluppati per migliorare la sicurezza e l’efficienza. Oltre al protocollo BB84, esistono oggi numerosi altri protocolli QKD che si basano su principi fisici diversi e offrono vantaggi particolari.