crittografia quantistica

crittografia quantistica

crittografìa quantìstica locuz. sost. f. – Metodologia crittografica basata su opportuni sistemi di comunicazione quantistici. Uno fra i più interessanti risultati della moderna crittologia, la crittografia a chiave pubblica, consiste nel fatto che anche una porzione della chiave crittografica è parte del messaggio inviato dai due soggetti che scambiano informazioni, cosicché non occorre l’accordo a priori su una chiave segreta, se non in forma parziale. Essa ha dato luogo, fra gli altri, al metodo di criptatura dei messaggi RSA (dai nomi dei suoi inventori Ronald Rivest, Adi Shamir e Leonard Adleman, tutti provenienti dal mondo accademico), oggi diffusissimo, che basa la sua efficacia – cioè la sua sicurezza rispetto a eventuali tentativi maliziosi di intercettarne e decodificarne la cifra – sull’enorme difficoltà del problema di scomporre in fattori primi numeri interi che siano il prodotto di due numeri primi entrambi molto grandi. La scienza dell’informazione e della computazione quantistica entrano in gioco in due modi diversi nella crittografia. Il primo riguarda il fatto che la capacità di codificare informazione negli stati quantistici permette d’immaginare un metodo di distribuzione della chiave crittografica, in parte pubblico, di grande efficienza. Il secondo deriva dall’algoritmo di Shor (ideato dallo statunitense Peter Shor nel 1994; v. ), capace di fattorizzare in tempo polinomiale un numero intero prodotto di due primi, un algoritmo, cioè, che trasforma un problema classico NP (Nondeterministic polynominal-time) – la cui complessità giustifica l’uso nella realizzazione di chiavi crittografiche – in uno QP (Quasi-polynominal-time), quantistico. L’idea di base è quella che i due attori coinvolti nel processo si scambino quanti singoli o multipli, ma inseparabili (entangled). Poiché in questo caso chi vuole impadronirsi dell’informazione scambiata deve effettuare un insieme di misurazioni sui quanti trasmessi, per le proprietà generali della meccanica quantistica (in base alle quali un’operazione di misurazione proietta il sistema fisico in uno stato puro, fra quelli a esso accessibili, in modo casuale) se l’operazione avviene su una delle componenti di un sistema di quanti inseparabili, lo stato trasmesso viene inevitabilmente modificato in una maniera che non può non essere scoperta dai due attori che scambiano informazioni, anche semplicemente attraverso un canale di comunicazione pubblico. Dunque, gli ingredienti fondamentali per la distribuzione quantistica di una chiave crittografica sono: un canale quantistico per lo scambio di quanti e un canale (classico) pubblico, attraverso cui verificare se la trasmissione sul canale quantistico è stata o meno distorta da un tentativo di appropriazione indebita. In vista del processo di trasmissione quantistica, la chiave viene codificata in un insieme assegnato di stati non ortogonali di singole particelle (per es. fotoni polarizzati), oppure ricavata da un protocollo di misurazioni da effettuare su coppie di particelle in stati inseparabili. L’efficacia straordinaria di questo metodo di distribuzione della chiave per cifrare un messaggio o decodificare un messaggio criptato sta, da un lato, nelle proprietà – profondamente quantistiche, nel senso che non hanno corrispondente classico – che caratterizzano gli stati inseparabili, dall’altro, in quelle del cosiddetto teorema no cloning, che stabilisce l’impossibilità di clonare uno stato quantistico, cioè di farne una copia a partire da una misurazione sul sistema.