Comunicazione quantistica fra satelliti a prova di hacker

dal sito: lescienze.it

 

A causa delle modalità di codifica dell'informazione nei qubit, finora la comunicazione quantistica - che può garantire la trasmissione di messaggi cifrati inviolabili - poteva essere realizzata solo fra utenti fissi. Sfruttando stati quantistici "ibridi", un gruppo italiano è riuscito a mettere a punto un dispositivo di codifica che permette di trasmettere questo tipo di messaggi anche fra utenti in movimento, e in particolare fra satellti   

(red)

Negli ultimi anni sono stati fatti notevoli progressi nello sviluppo delle tecniche di comunicazione quantistica, di grande interesse perché dovrebbe offrire sistemi di codifica delle informazioni impossibili da decrittare. Finora tuttavia, a causa delle modalità di codifica dell’informazione di questo tipo di comunicazione, non si sapeva come realizzarla quando gli utenti coinvolti non si trovano in postazioni fisse, ma sono in movimento.

Un passo importante per risolvere il problema è ora venuto da un gruppo di ricercatori dell’Università Sapienza di Roma e dell’Università Federico II di Napoli, con la collaborazione di ricercatori dell'Istituto di scienze fotoniche del Parco tecnologico di Barcellona e dell'Università federale di Rio de Janeiro,  che illustrano i risultati del loro studio in un articolo a prima firma Vincenzo D’Ambrosio, pubblicato online su ””Nature Communications”.

L’approccio standard alla comunicazione quantistica prevede infatti che la codifica dei qubit (i bit quantistici) avvenga sfruttando la polarizzazione di fotoni; la rilevazione della corretta polarizzazione richiede però che tutti gli utenti interessati abbiano un sistema di riferimento comune rispetto al quale valutare la polarizzazione stessa.

Se trasmittente e ricevente sono in rotazione una rispetto all'altra, non è possibile sfruttare la semplice polarizzazione dei fotoni per codificare i qubit (Cortesia Vincenzo D’Ambrosio et al.)

Questo può rappresentare un notevole ostacolo nelle situazioni in cui il numero di utenti è molto elevato o, ancor peggio, quando sono distanti tra loro e in moto relativo uno rispetto all’altro, per esempio quando la comunicazione avviene fra due satelliti in orbita, il cui stato di allineamento può variare nel tempo.

Nel nuovo studio, i ricercatori, coordinati da Fabio Sciarrino, sono riusciti a superare questa difficoltà mettendo a punto un sistema che permette una codifica e decodifica efficiente di informazione quantistica in stati di singoli fotoni, in modo che tali stati siano invarianti rispetto a rotazioni arbitrarie intorno all'asse ottico.

I ricercatori sono riusciti a ottenere questi stati utilizzando per la codifica non solo la polarizzazione, ma anche il momento angolare orbitale della luce. In questo modo, scrivono i ricercatori, “tutte le preoccupazioni relative all'asse di orientamento durante la trasmissione quantistica si riducono al semplice requisito fondamentale di stabilire un collegamento ottico”.

Una serie di test sperimentali di laboratorio ha dimostrato che il dispositivo dà risultati conformi alle previsioni teoriche e che il metodo funziona anche quando i due utenti sono in rotazione uno rispetto all’altro.

Al momento i ricercatori stanno sviluppando la tecnica e il dispositivo in vista di un loro utilizzo tecnologico e stanno verificando la possibilità di procedere a un test di comunicazione fra satelliti.