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E' italiana la prima trasmissione quantistica via satellite

Inviato un segnale a 1700 km di distanza tramite fotoni. L'esperimento dell'Università di Padova e dell'Agenzia spaziale italiana apre la strada ai futuri sistemi di telecomunicazione a prova di hacker

Inviare informazioni protette, praticamente inviolabili, fino alla distanza record di 1700 km utilizzando un fascio di fotoni 'sparato' nello spazio e rispedito a terra in un nanosecondo, è possibile. Lo hanno dimostrato l’Università di Padova e il Centro di geodesia spaziale dell’Asi di Matera che in sinergia hanno effettuato la prima trasmissione satellitare quantistica della storia.

 

L'esperimento, che è valso al team di studio la pubblicazione sulla rivista Physical Review Letters, è stato presentato dal presidente dell'Asi Roberto Battiston presso la sede dell'Agenzia insieme a Paolo Villoresi, coordinatore del gruppo dell'ateneo padovano che ha lavorato alla ricerca, Giuseppe Vallone, prima firma dell'articolo Experimental satellite quantum communications e Giuseppe Bianco, direttore del Centro geodesia spaziale dell'Asi.
 “C’è una gara in atto a livello mondiale tra chi riesce a comunicare dalla distanza più lunga utilizzando un segnale quantistico”, ha spiegato Battiston in conferenza, e l'Italia “non solo ha battuto grandemente il precedente record che era di 144 km, ma lo ha fatto per la prima volta con un satellite nello spazio”.

 

Le informazioni oggi viaggiano in fibra o in onde radio, utilizzando i bit. Ogni bit può essere memorizzato, copiato, intercettato. I bit matematici dunque non si prestano per le comunicazioni sicure senza una chiave crittografica conosciuta dai legittimi corrispondenti, che può comunque essere violata.

 

La soluzione è offerta dalla comunicazione quantistica che utilizza la luce come 'messaggera', ovvero i fotoni, microparticelle indivisibili, che generano impulsi di luce al posto di quelli elettrici.

 

Il bit classico viene sostituito dal quantum bit - o qubit – incaricato di trasferire da un trasmettitore verso un ricevitore gli stati quantistici di singoli fotoni.

 

“Se durante uno scambio quantistico l'informazione viene intercettata - ha spiegato Giuseppe Vallone - gli stati quantici che compongono il messaggio vengono perturbati mostrando la firma di chi ha origliato.” Ciò garantisce trasferimenti di dati con un livello di protezione e di sicurezza assoluti, che nessun altro sistema di comunicazione oggi è in grado di offrire.

 

“Grazie all'esperimento, frutto di 12 anni di ricerche”, ha detto Paolo Villoresi - è stato possibile dimostrare la fattibilità dello scambio di un messaggio cifrato inviolabile via satellite a una distanza mai raggiunta e di verificare alcuni principi di base della meccanica quantistica, come il mantenimento dello stato di un fotone su un canale di telecomunicazioni”.

 

E nella direzione di un utilizzo globale della comunicazione quantistica, lo spazio è la frontiera: “scambiare stati quantici tra corrispondenti distanti via terra”, ha continuato Villoresi, “presenta delle limitazioni, come ad esempio la curvatura terrestre, che l'utilizzo di satelliti ci permette di superare”, tanto che Vallone cita proprio la Stazione spaziale internazionale come hub ideale per la comunicazione quantistica.

 

Tuttavia al momento non sono ancora presenti in orbita satelliti equipaggiati con trasmettitori e ricevitori quantistici dedicati. Per effettuare il test il team dell'Università di Padova si è rivolto all'osservatorio di geodesia spaziale dell'Agenzia Spaziale Italiana, a Matera. “Il centro”, ha sottolineato Giuseppe Bianco, “è la stazione civile di telemetria laser più performante al mondo capace di effettuare misurazioni a distanza con una precisione dell'ordine di un millimetro. Ciò ci ha permesso di dirigere un fascio di fotoni verso un satellite in orbita dotato di retroriflettori e di registrare il segnale di ritorno mentre viaggiava verso la terra alla velocità della luce”.

 

Oltre ad aver verificato che l'atmosfera terrestre si presta per la trasmissione di fotoni, lo studio dimostra che le comunicazioni quantistiche satellitari sono possibili, proiettandoci in un futuro non molto lontano in cui lo scambio di informazioni potrebbe essere veramente a prova di cyber-attacco. Una partita importante che fa gola a molti in cui anche la ricerca italiana sta giocando il suo ruolo.

 

L’esperimento”, ha concluso Battiston, “oltre ad avere importanti applicazioni economiche e di carattere scientifico, apre una strada che come Agenzia spaziale italiana intendiamo mantenere aperta perché si basa sulle eccellenze dei nostri scienziati.”