I fenomeni della fisica quantistica sono molto più ricchi di quelli della fisica classica, e permettono di realizzare forme di calcolo e di crittografia estremamente più potenti di quelle odierne.
Il calcolatore quantistico è ancora un oggetto prevalentemente teorico, in quanto le sue realizzazioni sperimentali sono limitate a registri di pochi bit che eseguono pochi passi di elaborazione.
Non è ancora un fatto acquisito che un calcolatore quantistico di interesse industriale sia realizzabile in pratica. Ma non è certo neppure l'opposto. Il fatto è che quando si disponesse di un calcolatore quantistico di scala industriale, si potrebbero rompere all'istante tutti i sistemi crittografici basati sull'algoritmo RSA, oggi dominante.
Il calcolatore quantistico può risolvere in frazioni di secondo certi problemi che tutti i calcolatori (classici) presenti oggi sulla terra, messi assieme, impiegherebbero miliardi di anni a risolvere.
Tra questi problemi c'è appunto quello della rottura dell'algoritmo crittografico RSA (quantum code breaking). Non è il caso di entrare nei principi del calcolo quantistico. Occorre dire che il calcolatore quantistico non è più veloce di quello classico; opera in modo diverso. Usando una metafora non tecnica, si potrebbe affermare che non calcola la soluzione di un problema, la vede.
Oltre a costituire una minaccia per la crittografia convenzionale, la fisica quantistica offre proprie forme di crittografia che sono inviolabili per legge di natura. Ovvero, non si possono violare in quanto non è possibile violare le leggi della natura. I bit di informazione, gli zeri e gli uni di un messaggio digitale, sono trasmessi in fibra ottica o via etere codificando ogni bit di informazione, uno zero o un uno, sullo stato di polarizzazione di un singolo fotone.
Questo, come noto, è la particella elementare o il quanto di luce. Il principio di indeterminazione di Heisenberg asserisce che la misura di un attributo quantistico, in questo caso della polarizzazione di un singolo fotone, disturba violentemente e inevitabilmente lo stato del fotone. Non è possibile spiare in modo da rimanere inosservati, come si può sempre fare in linea di principio nel mondo macroscopico classico. Codificando le informazioni su singoli fotoni, le parti comunicanti sono in grado di intercettare immediatamente la presenza di una spia.
L'Elsag è la prima industria europea che ha sviluppato un sistema di crittografia a fotoni singoli, nell'ambito di un programma ESPRIT della Comunità Europea. Ha effettuato questo sviluppo come nodo industriale di una rete di eccellenza europea i cui altri nodi sono l'Università di Oxford, la Defense Evalutation Research Agency del Regno Unito, l'Università di Ginevra, di Innsbruck e Vienna.
L'applicazione della crittografia quantistica non è affatto remota come quella del calcolo quantistico. Elsag punta a realizzare nel prossimo triennio un sistema di crittografia quantistica basato su coppie di fotoni in stato correlato (entangled) con prestazioni d'interesse industriale. Accanto all'Elsag e oltre al mondo accademico, operano nel calcolo e nella crittografia quantistiche i laboratori Watson della IBM, la Hewlett Packard e, recentemente, le giapponesi NEC e NTT.
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