Le comunicazioni quantistiche stanno progressivamente uscendo dall’ambito teorico per diventare una frontiera concreta dell’innovazione tecnologica, con ricadute potenziali straordinarie sulla sicurezza delle informazioni e sulle infrastrutture di telecomunicazione del futuro.
In questo contesto si inserisce con un ruolo di primo piano il progetto italiano QuRE (Quantum Repeaters), una iniziativa che mira a superare uno dei principali limiti tecnici delle attuali reti quantistiche: la capacità di trasmettere informazioni quantistiche su lunghe distanze senza perdita di integrità del segnale.
Che cosa sono le comunicazioni quantistiche
Le comunicazioni quantistiche si basano sui principi della meccanica quantistica, in particolare sull’entanglement e sulla capacità dei qubit di esistere in stati di sovrapposizione. Questo permette di realizzare forme di trasmissione dell’informazione con livelli di sicurezza teoricamente impossibili da violare secondo le leggi della fisica classica. Uno degli strumenti più conosciuti di questa disciplina è la Quantum Key Distribution (QKD), una tecnica di distribuzione di chiavi crittografiche che sfrutta stati quantistici di particelle per garantire che ogni tentativo di intercettazione venga automaticamente rilevato. Le attuali reti quantistiche, tuttavia, soffrono di una limitazione fondamentale legata alla degradazione del segnale: i fotoni che trasportano l’informazione quantistica perdono coerenza dopo poche decine di chilometri nelle fibre ottiche standard.
Il ruolo dei ripetitori quantistici
Per superare questa barriera è fondamentale sviluppare tecnologie come i ripetitori quantistici, dispositivi che consentono di “rigenerare” segnali quantistici mantenendo intatte le proprietà di sicurezza senza tradurre l’informazione nello stato classico, come fanno invece gli amplificatori delle reti tradizionali.
l progetto QuRE nasce proprio con questo obiettivo: realizzare e testare componenti tecnologici avanzati in grado di abilitare reti quantistiche sicure e scalabili. Coordinato scientificamente da istituzioni come il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), con il contributo di partner come TIM e l’Università di Firenze, il progetto affronta sfide complesse, dal miglioramento delle memorie quantistiche alla sincronizzazione di nodi distanti in rete. QuRE è finanziato con risorse significative – oltre 7 milioni di euro – dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) e da TIM tramite la sua controllata QTI, azienda attiva nello sviluppo di tecnologie quantistiche applicate alla cybersecurity.
L’Italia nella rete quantistica europea
Il progetto QuRE non è un’iniziativa isolata, ma si inserisce in un quadro più ampio di progetti europei e nazionali volti a costruire una infrastruttura di comunicazione quantistica capace di coprire tutta l’Unione Europea. L’EuroQCI(European Quantum Communication Infrastructure) è infatti un piano strategico dell’Unione Europea volto a integrare tecnologie quantistiche nelle reti di comunicazione esistenti per proteggere dati sensibili e infrastrutture critiche, come ospedali, reti energetiche e istituzioni governative.
In Italia, questo sforzo si declina anche attraverso il progetto QUID – Quantum Italy Deployment, che rappresenta la componente nazionale dell’EuroQCI: una rete di comunicazione quantistica dedicata e integrata con le fibre ottiche esistenti. Coordinato dall’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM), QUID coinvolge un ampio consorzio pubblico e privato e mira a realizzare infrastrutture che supportino servizi quantistici sicuri per enti pubblici, imprese e centri di ricerca.
Perché le comunicazioni quantistiche contano
Le reti quantistiche rappresentano una delle scommesse tecnologiche più ambiziose dell’ultimo decennio. A differenza delle reti classiche, in cui la sicurezza è basata su algoritmi matematici che possono in futuro essere vulnerabili ai computer quantistici, le comunicazioni quantistiche offrono una protezione intrinseca basata sulle leggi della fisica stessa.
Questo significa che, con l’avvento di reti quantistiche robuste e su larga scala, sarà possibile:
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garantire comunicazioni sicure tra istituzioni governative e aziende,
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proteggere dati sensibili in settori critici come sanità e finanza,
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preparare l’infrastruttura digitale per un futuro in cui i computer quantistici saranno realtà.
La costruzione di una
Internet quantistica, una rete di comunicazione parallela o complementare a quella attuale ma basata su principi quantistici, è una visione ambiziosa che vede collaborare ricercatori e istituzioni in Europa e nel mondo. Iniziative come la
Quantum Internet Alliance puntano proprio a definire l’architettura di un tale sistema e a sviluppare i prototipi necessari per collegare nodi di rete in modo entangled su scala globale.