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Che cos’è la tecnologia quantistica e quali sono le sue applicazioni?
I progressi delle tecnologie quantistiche potrebbero cambiare drasticamente il mondo come lo conosciamo e offrire possibilità inimmaginabili attualmente.
Si prevede che la tecnologia quantistica avrà un impatto positivo su molti settori dell’economia globale, tra cui la medicina, l’energia, le comunicazioni e persino i flussi di traffico nelle nostre città. Tuttavia, insieme ai progressi arrivano anche nuove sfide e minacce per la sicurezza informatica che bisogna affrontare.
Le tecnologie quantistiche sono un’affascinante frontiera nello sviluppo tecnologico e si basano sui principi della meccanica quantistica, che descrive il comportamento della materia e dell’energia a livello subatomico.
Alcuni concetti chiave della meccanica quantistica, come la sovrapposizione e l’entanglement, sono alla base delle più rilevanti tecnologie quantistiche quali il rilevamento, la comunicazione e il calcolo quantistico che, pur essendo ancora in fase di sviluppo, promettono di rivoluzionare molti dei settori che oggi dipendono dalle tecnologie informatiche tradizionali.
Due esempi di applicazione di queste tecnologie sono i sensori quantistici e la comunicazione quantistica. I primi sono dispositivi che sfruttano i principi della meccanica quantistica per misurare con precisione grandezze fisiche, come il campo magnetico o la pressione. La comunicazione quantistica consente una comunicazione sicura e potenzialmente inattaccabile poiché, a differenza dei tradizionali sistemi di comunicazione basati su segnali elettrici od ottici, sfrutta particelle subatomiche come i fotoni.
L’obiettivo della comunicazione quantistica è creare un’Internet quantistica, un concetto intrigante che prevede una rete di computer quantistici strutturalmente collegati tramite una comunicazione ultra sicura che determinerebbe una trasformazione radicale dell’informatica moderna e un aumento dell’efficienza dei processi computazionali rispetto ai sistemi attuali.
Rischi e futuro della tecnologia quantistica
Le tecnologie quantistiche – come tutte le tecnologie digitali – non sono né buone né cattive: si tratta infatti di tecnologie abilitanti che possono essere usate per scopi positivi o negativi, quindi è importante essere consapevoli dei rischi e delle opportunità che offrono.
Tra le minacce più preoccupanti associate alla tecnologia quantistica e al rilevamento quantistico ci sono lo spionaggio industriale e militare, come il rilevamento di sottomarini, e la possibilità che queste tecnologie possano essere sfruttate per creare materiali o dispositivi distruttivi o manipolare in modo malevolo il genoma umano.
Oltre alle implicazioni etiche e sociali, la tecnologia quantistica presenta anche una minaccia per la cybersecurity. Una delle conseguenze più temute, infatti, è la sua capacità di decifrare i codici crittografati che sono alla base dei nostri attuali metodi di sicurezza informatica e vengono utilizzati per proteggere le nostre informazioni sensibili, come ad esempio i dati bancari o le comunicazioni aziendali.
In questo contesto si inserisce il quantum computing, un campo affascinante della computer science che sfrutta i principi della meccanica quantistica per eseguire operazioni computazionali. Mentre i computer classici utilizzano bit che possono essere o 0 o 1, i quantum computer utilizzano qubit che, grazie al concetto di sovrapposizione quantistica, possono essere simultaneamente 0 e 1.
Questo rende i quantum computer incredibilmente più veloci e in grado di risolvere problemi computazionali molto più complessi rispetto ai sistemi attuali, grazie a tre capacità fondamentali: la simulazione – un quantum computer potrebbe simulare in modo più preciso il comportamento di particelle subatomiche, ad esempio nello sviluppo di materiali più resistenti o farmaci più efficaci -, l’ottimizzazione -ossia la capacità di trovare la soluzione più efficiente a un problema tra diverse possibilità, come nel caso della gestione del traffico urbano o delle rotte aeree-, il riconoscimento e la classificazione – che permetterebbero di elaborare enormi quantità di dati e identificare pattern in maniera più rapida ed efficiente, ad esempio nella ricerca medica o nel monitoraggio delle attività finanziarie e in quelle di marketing-.
Per affrontare le sfide che la tecnologia quantistica presenta nell’ambito della cybersecurity, prepararsi ad affrontare i suoi impatti futuri e garantire i giusti livelli di sicurezza dei dati e delle informazioni scambiate sul web, sono in corso sperimentazioni per lo sviluppo di una nuova generazione di standard crittografici, la Post Quantum Cryptography (PQC).
La crittografia post-quantistica, o PQC, è un ramo della crittografia che si concentra su algoritmi crittografici resistenti agli attacchi di computer quantistici. La PQC si basa su complessi sistemi matematici che presentano una difficoltà di risoluzione decisamente più elevata rispetto a quelli che caratterizzano gli attuali standard di crittografia di uso comune e ciò li rende più sicuri contro gli attacchi informatici e meno soggetti al rischio di violazione.
Attualmente, alla definizione dei nuovi standard PQC, che prima affiancheranno e poi sostituiranno i sistemi di crittografia a chiave pubblica, e la cui pubblicazione è prevista entro il 2024, è al lavoro il National Institute of Standards and Technology (NIST).
