Parte il progetto Quid: Italia pioniera della comunicazione quantistica. Di che parliamo?

Ai nastri di partenza il progetto Quid – Quantum Italy Deployment – un’iniziativa italiana che fa parte della European Quantum Communication Infrastructure (EuroQci), promossa dalla Commissione Europea, con l’obiettivo di creare un’infrastruttura europea per la comunicazione quantistica.

Il progetto è guidato da un consorzio che include l’Agenzia Spaziale Italiana, ed ha come scopo l’ampliamento delle infrastrutture di comunicazione esistenti, sia in fibra ottica che satellitari, e l’estensione della rete di comunicazione quantistica a tutto il nord-est italiano.

Cos’è una rete di comunicazione quantistica

Andiamo per step. Come abbiamo appena letto, il progetto Quid ha come “oggetto” la realizzazione di una rete di comunicazione quantistica: non è la prima volta che gli scienziati italiani lavorano in questa direzione, supportati da progetti Europei non di poco conto.

Ma cosa intendiamo quando si parla di rete di comunicazione quantistica? Per semplificare un concetto che potrebbe essere astruso, si tratta di un’infrastruttura che consente la trasmissione sicura di informazioni attraverso l’utilizzo dei principi della meccanica quantistica. A differenza delle tradizionali reti di telecomunicazioni, che si basano sulla trasmissione di segnali elettrici o ottici convenzionali, le reti di comunicazione quantistica sfruttano le proprietà quantistiche delle particelle subatomiche, come fotoni o atomi, per garantire la sicurezza e l’integrità delle informazioni scambiate.

Nelle reti di comunicazione quantistica, un metodo comune per garantire la sicurezza delle informazioni è l’utilizzo della Quantum Key Distribution (QKD), che permette lo scambio di chiavi crittografiche quantistiche. Questo metodo consente ai mittenti e ai destinatari di generare una chiave crittografica condivisa, basata sullo stato quantistico dei fotoni inviati. Qualsiasi tentativo di intercettare o manipolare i fotoni durante la trasmissione viene rilevato, garantendo così la sicurezza della comunicazione.

Il progetto Quid che parte dall’Italia vuole agire proprio su questi meccanismi, anche con lo scopo di garantire la sicurezza delle informazioni scambiate, proteggendole da intercettazioni o manipolazioni da parte di terzi. Ciò è particolarmente importante per le comunicazioni che coinvolgono dati sensibili o critici, come informazioni finanziarie, governative o di ricerca.

La rete di comunicazione quantistica in Quid: come funzionerà?

Abbiamo quindi capito che le reti di comunicazione quantistica rappresentano, ad oggi, una frontiera avanzata nella sicurezza delle comunicazioni e stanno diventando sempre più rilevanti nel contesto della crescente necessità di proteggere le informazioni nel mondo digitale.

Ma per realizzare questi obiettivi, il progetto prevede lo sviluppo di reti metropolitane di comunicazione quantistica, che saranno collegate tra loro attraverso un’infrastruttura nazionale chiamata “Italian Quantum Backbone”. Questa infrastruttura coprirà l’intero territorio italiano e utilizzerà fibre ottiche commerciali per distribuire segnali di tempo e frequenza campione con una stabilità e un’accuratezza senza precedenti. Ogni rete metropolitana di comunicazione quantistica consentirà lo scambio di chiavi crittografiche, fornendo un livello di sicurezza avanzato in diversi contesti, come ospedali, banche e università.

Infatti, il progetto Quid ha quindi l’obiettivo di collegare la tratta Roma, Padova, Trento e Trieste, che si aggiungerà alla rete già esistente che comprende le città di Torino, Milano, Bologna, Firenze, Napoli e Matera, con la finalità di coprire una vasta area geografica e consentire una comunicazione quantistica sicura e affidabile. Inoltre, il progetto Quid sostiene lo sviluppo delle aziende italiane che producono sistemi e servizi per la comunicazione quantistica, promuovendo la crescita e l’innovazione nel settore.

Come dicevamo nel paragrafo precedente, la tecnologia quantistica offre enormi potenzialità per la sicurezza e la privacy delle comunicazioni, in quanto si basa su principi fondamentali della fisica quantistica che rendono le informazioni inviolabili. Con l’implementazione di questa infrastruttura, l‘Italia si pone all’avanguardia nella ricerca e nello sviluppo delle tecnologie quantistiche, contribuendo all’obiettivo europeo di creare una rete di comunicazione quantistica condivisa e sicura.

Satelliti e fibra ottica in Quid

Ma perché il progetto parte dall’ASI e coinvolge la rete satellitare? Anche le tecnologie spaziali sono essenziali nella realizzazione dell’infrastruttura del progetto Quid. I satelliti, infatti, svolgono un un ruolo cruciale nella trasmissione delle chiavi quantistiche, consentendo comunicazioni sicure su lunghe distanze.

Al tempo stesso, l’utilizzo della fibra ottica permette la distribuzione della comunicazione su una distanza massima di 20 chilometri. Tuttavia, per coprire distanze maggiori rispetto alle aree metropolitane, verranno impiegati dei nodi sicuri (nodi trusted) o tecniche innovative chiamate Twin-Field, che sfruttano i principi della meccanica quantistica per replicare la chiave senza leggerla direttamente, preservando così il messaggio. In questo modo, la comunicazione potrà essere inviata tramite nodi non fidati (nodi untrusted) che sono in grado di coprire distanze fino a 200 chilometri.

Proprio per questo motivo, il progetto Quid – Quantum Italy Deployment – rappresenta un importante passo avanti nell’ambito delle comunicazioni quantistiche in Italia. Con l’utilizzo dello scambio sicuro di chiavi quantistiche crittografiche (il protocollo Quantum Key Distribution (QKD) di cui abbiamo parlato in precedenza), il progetto Quid collegherà siti di importanza strategica per integrare la comunicazione tramite fibra ottica con il segmento spaziale dell’infrastruttura di comunicazione quantistica europea, nota come Qci.

Oltre alle attività infrastrutturali, Quid dedica grande attenzione allo sviluppo di metodi per offrire servizi di comunicazione quantistica in modo ottimale. Inoltre, il progetto si impegna nello sviluppo di tecniche innovative per aumentare la frequenza di trasmissione, utilizzare nuovi tipi di fibre ottiche e consentire la trasmissione wireless.

In sintesi, il progetto Quid mira a superare le limitazioni delle distanze di comunicazione tramite fibra ottica utilizzando nodi sicuri o tecniche basate sui principi della meccanica quantistica. Questo permetterà di estendere la portata delle comunicazioni quantistiche e collegare importanti siti sia a livello nazionale che a livello europeo. Allo stesso tempo, il progetto si concentra sullo sviluppo di metodi avanzati per fornire servizi di comunicazione quantistica di alta qualità e promuove l’innovazione nel campo delle tecnologie di trasmissione, comprese le nuove tipologie di fibre ottiche e le soluzioni di trasmissione wireless.

Chi fa parte del consorzio Quid

Il consorzio Quid, rende noto l’ASI, riunisce diverse aziende italiane leader nel settore, i principali istituti di ricerca specializzati nella comunicazione quantistica sia nel segmento terrestre che in quello spaziale, e le università che si dedicano all’innovazione e alla formazione. Questa collaborazione strategica coinvolge una varietà di attori chiave nel campo, creando una sinergia tra le competenze aziendali, le capacità di ricerca e l’ambiente accademico.

Le aziende coinvolte nel consorzio producono dispositivi per la distribuzione quantistica di chiavi crittografiche e gestiscono reti di telecomunicazioni e servizi sia a livello terrestre che spaziale. Inoltre, offrono soluzioni integrate di sicurezza informatica che agevoleranno l’interconnessione dei sistemi di distribuzione di chiavi quantistiche nelle reti di comunicazione su tutto il territorio nazionale.

Questo approccio collaborativo permette di combinare le competenze tecnologiche e l’esperienza delle aziende coinvolte, favorendo lo sviluppo di soluzioni complete e sicure per le comunicazioni quantistiche.

Il consorzio Quid è guidato dall’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) e comprende la partecipazione di diverse entità di rilievo. Tra queste, troviamo l’Agenzia Spaziale Italiana, il Consiglio Nazionale delle Ricerche, Coherentia, Thales Alenia Space – Italia, Qti, Leonardo, ThinkQuantum, Telecom Italia, Telsy, Telespazio, il Consorzio TOP-IX e diverse università, tra cui il Politecnico di Milano, l’Università degli Studi dell’Aquila, l’Università La Sapienza, l’Università degli Studi di Napoli Federico II, l’Università degli Studi di Padova e l’Università degli Studi di Trieste.

Questo consorzio rappresenta un’importante collaborazione multidisciplinare tra attori chiave nel campo delle comunicazioni quantistiche in Italia. Riunendo le competenze tecnologiche, le capacità di ricerca e l’esperienza accademica, il consorzio Quid mira a promuovere lo sviluppo e l’implementazione di soluzioni avanzate per la comunicazione quantistica, contribuendo così alla crescita del settore e alla diffusione di tecnologie innovative a livello nazionale.