Crittografia quantistica: il messaggio inviolabile

Il futuro della sicurezza informatica

La prossima frontiera della crittografia e della comunicazione sicura è già una realtà in diversi laboratori del mondo, e ancora una volta la tecnologia moderna vede protagonisti i misteriosi fenomeni della fisica quantistica.

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Il termine “intercettazione” è divenuto di gran moda nella realtà contemporanea, soprattutto dopo la comparsa della famigerata organizzazione Anonymous . La privacy e la sicurezza informatica sono perciò diventate attualmente una priorità ed una sfida problematica per grandi aziende e comuni cittadini del 2000. Oggi questo problema potrebbe già aver trovato la sua soluzione definitiva (o quasi): stiamo parlando della crittografia quantistica.

La chiave dei segreti

Per salvaguardare le informazioni riservate che si scambiano due o più utenti in rete normalmente si utilizza una chiave crittografica. Essa è una successione di criteri matematici che trasformano i dati informatici d’ingresso in un codice criptato. In un secondo tempo, essi verranno decodificati dal destinatario utilizzando la procedura inversa. La moltiplicazione di grandi numeri primi, per esempio, è uno dei sistemi più comuni di codifica crittografica. Purtroppo, le sempre più frequenti nuove fattorizzazioni di essi da parte dei matematici hanno minato parecchio l’utilizzo di questa tecnica.

La chiave ideale per ogni messaggio criptato è chiaramente quella impossibile da intercettare per qualunque spia, o, come vedremo, quella che “rivela” agli utenti la presenza o meno di essa.

Questa chiave, nella nostra nuova soluzione, risiederebbe nelle proprietà quantistiche dei fotoni.



Una…luce che oscura

Sono ben quarantuno i team di ricerca – provenienti da dodici paesi diversi – che hanno collaborato al progetto europeo SECOQC (Secure Communication based On Quantum Cryptography – Comunicazione Sicura basata Su Crittografia Quantistica), coadiuvato dagli Austrian Research Centers GmbH. L’Italia ha partecipato con il CNR, la Scuola Normale Superiore di Pisa, il Politecnico di Milano e l’Università di Pavia.

Risultato di questo progetto è stata la realizzazione, nel 2008 a Vienna, di una rete di sei computer che hanno comunicato fra loro attraverso collegamenti in fibra ottica: tale rete è formata da sei nodi distanti tra i 6 e gli 82 Km, e da otto collegamenti intermedi.

La novità della crittografia quantistica, rispetto alla normale modalità di comunicazione attraverso fibra ottica, è la seguente: mentre nelle comunicazioni per così dire “classiche” la luce viene trattata come un’ onda elettromagnetica, in quelle quantistiche si ricorre alla sua interpretazione corpuscolare. Ovvero si considera la sua propagazione in termini di fotoni.

I fotoni vengono trasmessi da un utente all’altro sotto forma di un codice, ovvero la chiave del nostro messaggio crittografico. Tale codice viene sviluppato attraverso la diversa polarizzazione dei singoli fotoni, e ad un determinato angolo di polarizzazione si fa corrispondere un dato del sistema binario (0 o 1). Ad assicurare che il nostro messaggio non sia stato intercettato ci pensa il principio d’indeterminazione di Heisenberg: non è possibile infatti estrarre alcuna informazione dal fascio di luce trasmesso senza inevitabilmente modificare la polarizzazione di ogni singolo fotone.

Nel caso ci fosse una spia che tentasse di intercettare la comunicazione dei due utenti, infatti, il legittimo destinatario si accorgerebbe della mancata corrispondenza fra la polarizzazione dei fotoni e i dati binari. Automaticamente, la comunicazione si bloccherebbe, e verrebbe successivamente indirizzata in un nodo supplementare.

Recentemente un team di ricercatori cinesi avrebbe trovato una soluzione per codificare più di un bit per fotone.

Schema di comunicazione mediante crittografia quantistica: Alice è il mittente, Bob il destinatario, e Eve è la spia che tenterà di intercettare il messaggio. Grazie al principio d’indeterminazione, Bob si accorgerà della presenza di Eve, e interromperà la comunicazione.

La cassaforte virtuale

La crittografia quantistica è già diventata oggetto d’interesse da parte di alcuni istituti di credito a Londra. Essi stanno considerando l’idea di poterla utilizzare al più presto possibile per poter effettuare transazioni e riconoscimento clienti senza il rischio di sciagurate incursioni di hacker.

Chiaramente, oltre alle banche e alle compagnie di assicurazione, questa tecnica diverrà probabilmente dominio di chiunque disponga di un terminale. Essa potrà essere estesa anche alle comunicazioni telefoniche da fisso (sempre più rare ma ancora presenti, almeno negli uffici).

Inevitabilmente, però, questa super-protezione delle informazioni private non impedirà di sollevare profonde implicazioni etico-morali sulla difficile convivenza tra privacy e mantenimento della legalità. La domanda che già circola da tempo fra i mass media e l’opinione pubblica è: la privacy dev’essere per forza un principio assolutamente inviolabile o può, in casi eccezionali, essere sacrificata in nome della legge e dell’ordine pubblico?

E in ogni caso, come già si chiese Giovenale più di 2000 anni fa: chi sorveglierà i sorveglianti?

Il dibattito è più aperto che mai.

Roberto Bovolenta

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