Esaminare i protocolli di elaborazione delle informazioni su una rete quantistica
Gli aspetti relativi alla sicurezza sono, senza dubbio, determinanti per le moderne società interconnesse. Negli ultimi anni si è assistito a enormi investimenti nelle tecnologie quantistiche; è assolutamente necessario capire meglio come utilizzare le risorse quantistiche disponibili e colmare il divario tra approcci teorici e sperimentali. Il progetto IPQNet, finanziato dall’UE, intende sfruttare al massimo i progressi tecnologici quantistici con l’obiettivo di fornire vantaggi per una comunicazione sicura. «In definitiva, questo ci porterà a una società più sicura e a una migliore comprensione del potenziale delle tecnologie quantistiche nelle reti quantistiche del prossimo futuro», spiega Anna Pappa, coordinatrice del progetto IPQNet.
Instradamento delle risorse quantistiche sulle reti
In particolare, il progetto di ricerca ha esaminato in che modo elaborare le informazioni su una rete quantistica: stabilire gli stati quantici necessari tra i nodi, instradare le informazioni lungo l’architettura sottostante e, infine, eseguire protocolli crittografici multilaterali. Pappa osserva: «Questi problemi sono cruciali nella società moderna, per via dei grandi investimenti da parte di istituzioni pubbliche e private sulle tecnologie quantistiche». Gli obiettivi di IPQNet includevano la fornitura di tecniche di verifica per le risorse quantistiche, lo studio dell’instradamento delle risorse quantistiche sulle reti per ottenere e condividere gli stati quantici necessari in specifiche topologie di rete, e l’esame della componibilità delle routine quantistiche e classiche. Pappa afferma che sono arrivati ad alcuni risultati preliminari sulla verifica delle risorse quantistiche, estendendo la ricerca precedente agli stati dei grafi, e in particolare a quelli che vengono definiti stati intrecciati a livello assoluto e massimo (AME, absolutely maximally entangled), che mostrano tipologie di simmetrie specifiche. La mancanza di simmetrie negli stati generali dei grafi non permetteva una generalizzazione diretta delle tecniche che il gruppo di IPQNet aveva intenzione di utilizzare. Pertanto, si sono concentrati su stati che mostrano un diverso tipo di simmetria e che non sono stati studiati prima in un tale contesto di verifica contraria.
Voto online sicuro
Durante il progetto, Pappa ha anche partecipato a una dettagliata analisi relativa al voto elettronico quantistico, che include le prime definizioni formali di sicurezza per tali meccanismi. Questo lavoro di analisi è stato eseguito in collaborazione con le Università di Edimburgo e Parigi 6 e sottolinea il fatto che i computer quantistici potrebbero essere utilizzati per migliorare la sicurezza dei meccanismi di voto online. Tuttavia, sebbene i ricercatori abbiano proposto diversi meccanismi, nell’analisi pubblicata nessuno di questi si dimostra sicuro. Il lavoro è stato pubblicato nella rivista Association for Computing Machinery (ACM) Transactions on Quantum Computing. Infine, i ricercatori hanno studiato in che modo instradare le informazioni quantistiche su una rete e hanno pubblicato una relazione «Quantum network routing and local complementation» proponendo metodi che utilizzano risultati della teoria dei grafi e operazioni quantistiche locali. Il lavoro, attualmente in corso, implementa alcuni dei metodi proposti nella relazione, utilizzando server quantistici remoti. «È stato un progetto molto interessante, che ha mostrato come utilizzare le risorse quantistiche per aggirare le strozzature sulle reti, portando a nuove collaborazioni con gruppi di ottica sperimentale, che dovrebbero dimostrare il potenziale delle tecnologie quantistiche in rete in condizioni realistiche», conclude Pappa.
Parole chiave
IPQNet, quantum, tecnologie quantistiche, rete, sicurezza
