Università di Padova e Agenzia Spaziale Italiana hanno presentato i risultati dell’esperimento servito a dimostrare la fattibilità di comunicazioni sicure via satellite. La sperimentazione, effettuata a Matera nel Centro di Geodesia Spaziale dell’ASI utilizzando il Matera Laser Ranging Obsevatory, ha dimostrato il mantenimento dello stato di un fotone su un canale di comunicazione, stabilendo un primato in termini di distanza e di sicurezza. Si tratta della prima comunicazione quantistica realizzata con un satellite. Lo studio dal titolo” Experimental satellite quantum communications”, condotto da un team coordinato dall’università di Padova, e pubblicato il 19 giugno sulla rivista Physical Review Letters, ha per autori Paolo Villoresi, docente di fisica sperimentale all’università patavina e coordinatore del gruppo di ricerca, e altri quattro ricercatori: il docente Giuseppe Vallone, Daniele Dequal (assegnista post-doc), Davide Bacco (Dottorando CISAS fino al 2014) e Simone Gaiarin (assegnista di ricerca). Gli altri due autori della pubblicazione sono Giuseppe Bianco, direttore dell’osservatorio di Matera, e Vincenza Luceri, esperta di orbite nonché responsabile del gruppo e-GEOS del centro di Matera. Gli autori padovani fanno tutti parte del gruppo di ricerca che fa capo a QuantumFuture, uno dei dieci progetti strategici dell’università di Padova lanciati nel 2009.
Trasferire correttamente gli stati quantici e il loro contenuto di informazione è l’essenza della nuova linea di ricerca – commenta l’Università di Padova a margine dello studio – In questo modo si usa la meccanica quantistica, che descrive il mondo microscopico, per trasferire informazioni. “Questi studi rispondono alla richiesta sempre crescente della società di scambiare informazioni in modo sicuro, soprattutto a seguito dei massicci attacchi alla privacy degli ultimi anni”, spiega Paolo Villoresi, sul sito dell’ateneo. Un’esigenza per cui l’informazione quantistica può essere la soluzione: “I metodi utilizzati finora basano la loro sicurezza su complessi algoritmi matematici – aggiunge Villoresi –. In questo modo però sia il trasmettitore che il ricevente del messaggio devono essere già in possesso della chiave che permetta loro di codificare i messaggi e di decifrarli. La crittografia quantistica è invece l’unica tecnica che consente di scambiare una chiave crittografica sicura e privata a distanza, senza la necessità di accesso fisico al trasmettitore o al ricevitore”.
Questo può rivestire una grande importanza, per esempio, nelle comunicazioni spaziali, dove non è così facile portare in orbita una chiavetta Usb. “L’interesse però è rappresentato non solo dalla segretezza dell’informazione, ma anche dalla sua autenticità – continua lo studioso –. Si pensi ad esempio al nuovo sistema europeo satellitare di posizionamento satellitare globale Galileo, che presto estenderà le possibilità che ora sono offerte dal Global Positioning System (Gps) americano. Oppure, in un ambito completamente diverso, alle operazioni finanziarie, nelle quali è essenziale certificare l’istante esatto in cui avvengono”.
Per realizzare questa innovativa tecnica di comunicazione è necessario riuscire a trasmettere a grandi distanze singoli fotoni portati prima a un determinato stato quantistico. Finora i dispositivi commerciali che sfruttavano queste proprietà erano disponibili solo per collegamenti limitati (fino ai 200 chilometri) ed erano basati su fibra ottica; l’esperimento italiano è invece riuscito a effettuare una trasmissione di circa 1.700 chilometri, per la prima volta lungo un canale tra lo spazio e la Terra. Per l’esperimento sono stati utilizzati alcuni dei satelliti dedicati allo studio della geodesia terrestre, dotati di particolari retro-riflettori (corner cube), tramite i quali sono state simulate le funzioni di un trasmettitore quantistico in orbita. In questo modo il gruppo di ricerca è riuscito a ricreare una sorgente quantistica nello spazio, pur non essendo disponibile in orbita un satellite equipaggiato con un trasmettitore o ricevitore quantistico.
I primi risultati sono stati illustrati in una conferenza stampa dell’Agenzia spaziale italiana, con l’intervento del presidente Roberto Battiston, il quale ha confermato che, insieme all’Agenzia Spaziale Europea sarà sviluppata una road map per lo sviluppo delle comunicazioni quantistiche come settore strategico. Peraltro, dal 2013 il tema della comunicazione quantistica fa parte degli accordi bilaterali Italia-Usa per la collaborazione scientifica, e il 12 giugno scorso, nella sede dell’Ambasciata italiana a Washington, c’è stato il primo incontro bilaterale con molti ricercatori e decision-makers, che hanno tutti riconosciuto la valenza della collaborazione paritaria.
