Un “fatto quantico”, due articoli di giornale e una pazzesca idea innovativa: cellulari o router sicuri e non intercettabili a luce polarizzata

Un server (dall’inglese (to) serve “servire”, dunque letteralmente “serviente, servitore”…), in informatica e telecomunicazioni, è un componente o sottosistema informatico di elaborazione e gestione del traffico di informazioni che fornisce, a livello logico e fisico, un qualunque tipo di servizio ad altre componenti (tipicamente chiamate clients, cioè clienti) che ne fanno richiesta attraverso una rete di computer, all’interno di un sistema informatico o anche direttamente in locale su un computer

C’è un’idea molto innovativa che potrebbe rappresentare una svolta decisiva nella sicurezza dei dispositivi elettronici, soprattutto nel contrasto agli hacker e alla criminalità informatica, e che trae origine da un particolare fenomeno quantistico, chiamato “entanglement”, e da due recenti scoperte scientifiche descritte in un articolo negli Stati Uniti di “Wired”  e in uno in Svizzera di Innovando.News.

Per farlo, è necessario introdurre quattro definizione scientifiche: a) “Osservabile”, è in meccanica quantistica una grandezza fisica che può essere misurata; b) “Stato quantico o quantistico”, è la condizione di evoluzione dell’oggetto identificato ed espresso dai valori assunti da almeno 4 “Osservabili”; c) “Entanglement”, è la condizione quantistica per cui due particelle condividono due o più “Osservabili”, che possono assumere o valori identici o valori di modulo uguale, ma di segno contrario; quando la proprietà espressa da una delle “Osservabili” condivise viene alterata, anche la corrispondente “Osservabile” dell’altra viene alterata in modo da essere sempre uguale oppure complementare all’altra, e questa caratteristica riguarda quella specifica coppia di particelle e nessun’altra; d) “Topologia”, è quel ramo della scienza matematica che studia i ‘topoi’ ossia i luoghi geometrici e gli insiemi di punti che hanno in comune una certa proprietà geometrica estesa poi anche a proprietà di altra natura; nel nostro caso, essa entra nella forma dei “materiali topologici”.

Verso un neurone artificiale quantistico grazie ai fotoni

Così due particelle “entangled” trasferiscono due bit di informazione con ogni qubit

L’ entanglement, visto che ha sempre un valore fra due, è ideale per la comunicazione digitale, che tra l’altro è resa più efficiente perché il fatto che due particelle siano “entangled” consente di trasferire due bit di informazione con ogni qubit (il qubit è l’equivalente quantistico del bit). La comunicazione per entanglement è per principio non intercettabile e non alterabile. Nei limiti della precisione (che comunque è nell’ordine degli aptosecondi) e degli errori di misura, la comunicazione per entanglement avviene senza interposizione di tempo e non è limitata alla velocità della luce, come si vedrà in questo articolo. In generale nel mondo scientifico e tecnologico questo tipo di comunicazione viene chiamata, con notevole imprecisione semantica e probabilmente intenzione… truffaldina, “teletrasporto quantistico”. Le due “Osservabili” con cui è stata testata la comunicazione per implementarla sono lo spin dell’elettrone (proprietà a valore complementare che può essere pilotata con un campo magnetico e letta con una testina a induzione) e la polarizzazione del fotone (proprietà a valore identico che può essere forzata con un campo elettrico e misurata con uno strumento apposito che chiameremo “polarimetro”).

Sostegno “monstre” per la ricerca sui materiali quantistici

“Wired”, e un articolo sui rilevatori di polarizzazione nelle… ottiche per fotografare

In questo articolo, la fonte afferma che i produttori di ottiche per telefoni cellulari (ma la cosa sarebbe ovviamente estendibile a tutte le ottiche digitali….) stanno studiando metodi per incorporare dei rilevatori di polarizzazione nelle fotocamere. Dalla foto annessa, si può dedurre che, oltre all’orizzontale e al verticale, cercheranno anche di misurare le polarizzazioni a 30, 45 e 60 gradi e quelle complementari a 90, 120, 135 e 150 gradi. Con questo ottetto di valori, si potrebbero trasmettere dei qubyte corrispondenti ai caratteri Unicode o UTF o a numeri interi fino a 65535 nonché sequenziando opportunamente tutto quello che ora viene comunicato fra computer…

Verso computer quantistici compatti grazie alla… topologia

Conclusioni: dalla misura alla trasmissione di informazioni super segrete

La possibilità di convertire i segnali di polarizzazione in segnali di entanglement per misurarli con un polarimetro e quindi trasferirli fra le fotocamere (o le telecamere) o, in prospettiva, direttamente fra cellulari potrebbe consentire di avere dei dispositivi di comunicazione non intercettabili. In altre parole, il sistema di comunicazione potrebbe essere solo fra due dispositivi che non fanno da ponte fra loro, potendo fare a meno delle centrali telefoniche o delle linee di comunicazione fisiche.

Per realizzare tale prospettiva, occorre che gli esperimenti in corso sui materiali topologici o i risultati di nuove scoperte sui sensori di polarizzazione possano supportare una nuova topologia di dispositivi elettronici, una topologia che è coniugata alla produzione e al controllo delle “Osservabili” quantistiche in tempi brevissimi (e dunque con attivazioni istantanee) e alla loro trasmissione, senza intermediazione di alcun tipo e soprattutto senza centralizzazione.

In sostanza, una delle idee potrebbe essere proprio quella di creare dei dispositivi elettronici che scambiano un bit di informazione attraverso una informazione di tipo quantistico (a luoghi e a misurazioni di valori che non hanno più significato se non quello di “trasmettere una informazione”) e che in definitiva basino i loro segnali di trasmissione direttamente su configurazioni di “Osservabili” (intercettabili solo se si attivano a 10^-15 secondi e se il trasmettitore e il ricevitore non sono sincronizzati) piuttosto che su dati di lunghezza (modificabili e intercettabili con maggior facilità).
Il futuro è quello della comunicazione quantistica ad entanglement, e la ricerca deve proseguire. Per adesso si può solo auspicare che le recenti scoperte siano seguite da innovazioni produttive e da investimenti mirati per un salto quantico che consenta di cambiare il modo di comunicare.