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Il futuro dell’informatica quantistica e le sue implicazioni per la sicurezza informatica

L’informatica quantistica è un campo di studi che si concentra sullo sviluppo di tecnologie informatiche basate sui principi della teoria quantistica. A differenza dell’informatica tradizionale, che utilizza cifre binarie, l’informatica quantistica utilizza i quantum bits o qubits, che possono rappresentare più valori contemporaneamente, consentendo calcoli più veloci e complessi. Sebbene sia ancora agli inizi, l’informatica quantistica ha il potenziale per rivoluzionare molti campi, tra cui la sicurezza informatica. In questo articolo esploreremo il futuro dell’informatica quantistica e le sue implicazioni per la sicurezza informatica.

Introduzione al calcolo quantistico

L’informatica quantistica si basa sui principi della meccanica quantistica, che descrive il comportamento della materia e dell’energia alla scala più piccola. Una delle differenze più significative tra la meccanica quantistica e la meccanica classica è il concetto di superposizione. La sovrapposizione è la capacità di un sistema quantistico di esistere in più stati contemporaneamente.

Nell’informatica classica, i bit sono utilizzati per rappresentare l’informazione e possono esistere in uno dei due stati 0 o 1. Nell’informatica quantistica, i qub sono utilizzati per rappresentare l’informazione. Nell’informatica quantistica, i qubit possono esistere in entrambi gli stati contemporaneamente, il che consente di eseguire un numero maggiore di calcoli in parallelo.

Un altro concetto importante nell’informatica quantistica è l’entanglement. L’entanglement è un fenomeno per cui due qubit sono collegati in modo tale che lo stato di un qubit dipende dallo stato dell’altro. Questa proprietà consente una comunicazione più rapida tra i qubit, fondamentale per l’informatica quantistica.

Il futuro dell’informatica quantistica

L’informatica quantistica è ancora agli inizi, ma negli ultimi anni sono stati compiuti progressi significativi. Giganti tecnologici come IBM, Google e Microsoft hanno investito in modo significativo nell’informatica quantistica e il settore ha registrato un’impennata nella ricerca e nello sviluppo.

Una delle scoperte più significative nel campo dell’informatica quantistica è lo sviluppo del quantum annealing, un metodo per risolvere problemi di ottimizzazione utilizzando i qubit. Questo metodo ha il potenziale per rivoluzionare campi come la finanza, la logistica e la scoperta di farmaci, tra gli altri.

Un altro sviluppo significativo nell’informatica quantistica è la quantum supremacy, la capacità di un computer quantistico di eseguire un calcolo che nessun computer classico può risolvere in un tempo ragionevole. Nel 2019 Google ha affermato di aver raggiunto la supremazia quantistica, ma l’affermazione è stata contestata da alcuni ricercatori.

Nonostante questi progressi, l’informatica quantistica deve ancora affrontare diverse sfide. Una delle sfide più significative è il problema della decoerenza quantistica, che si riferisce alla tendenza dei qubit a perdere la loro coerenza e a diventare instabili. Questa instabilità può causare errori nei calcoli e rendere i computer quantistici inaffidabili.

Implicazioni per la sicurezza informatica

L’informatica quantistica ha il potenziale per rivoluzionare molti campi, tra cui la sicurezza informatica. Grazie alla sua capacità di eseguire calcoli complessi in parallelo, l’informatica quantistica è in grado di rompere molti degli algoritmi crittografici che proteggono le nostre infrastrutture digitali.

Uno degli algoritmi crittografici più utilizzati è l’RSA, usato per proteggere le transazioni online, i dati sensibili e l’autenticazione degli utenti. L’RSA si basa sulla difficoltà di fattorizzare grandi numeri e i computer classici impiegherebbero miliardi di anni per decifrare una chiave di crittografia RSA. Tuttavia, un computer quantistico potrebbe fattorizzare la stessa chiave in pochi secondi, rendendo RSA e altri algoritmi simili obsoleti.

Un altro algoritmo crittografico vulnerabile all’informatica quantistica è la crittografia a curva ellittica (ECC), utilizzata in molte applicazioni, tra cui la messaggistica sicura e l’online banking. L’ECC si basa sulla difficoltà di trovare il logaritmo discreto di una curva ellittica casuale, che si ritiene sia computazionalmente difficile per i computer classici. Tuttavia, un computer quantistico potrebbe risolvere questo problema in tempo polinomiale, rendendo l’ECC vulnerabile agli attacchi quantistici.

Crittografia post-quantistica

Le vulnerabilità degli algoritmi crittografici classici rispetto all’informatica quantistica hanno portato allo sviluppo della crittografia post-quantistica, una branca della crittografia che mira a creare algoritmi resistenti agli attacchi quantistici. La crittografia post-quantistica utilizza problemi matematici che si ritiene siano difficili da risolvere sia per i computer classici che per quelli quantistici, come il problema dell’apprendimento con errori (LWE) e il problema della crittografia basata sul codice (CBC).

Sono stati proposti diversi algoritmi crittografici post-quantistici, tra cui il NIST Post-Quantum Cryptography Standardization Project, che mira a identificare e standardizzare algoritmi crittografici resistenti ai quanti. Il progetto è attualmente al terzo ciclo di valutazioni e lo standard finale dovrebbe essere rilasciato nel 2024.

Conclusioni L’informatica quantistica è una tecnologia emergente che ha il potenziale per rivoluzionare molti campi, tra cui la sicurezza informatica. Pur essendo ancora nelle sue fasi iniziali, l’informatica quantistica ha già dimostrato la capacità di rompere molti degli algoritmi crittografici che proteggono le nostre infrastrutture digitali.

La crittografia post-quantistica è una soluzione promettente alla vulnerabilità degli algoritmi crittografici classici agli attacchi quantistici. Con la standardizzazione degli algoritmi crittografici post-quantistici, possiamo garantire che la nostra infrastruttura digitale rimanga sicura nell’era dell’informatica quantistica.

Con la continua evoluzione dell’informatica quantistica, sarà importante rimanere informati sui suoi progressi e sulle implicazioni per la sicurezza informatica. Comprendendo i rischi potenziali e le soluzioni, possiamo prepararci a un futuro in cui l’informatica quantistica avrà un ruolo significativo nella nostra vita digitale.

Riferimenti

  1. IBM Research. (n.d.). Informatica quantistica. Recuperato il 4 marzo 2023, da https://www.research.ibm.com/quantum-computing/ .
  2. Istituto nazionale degli standard e della tecnologia. (n.d.). Standardizzazione della crittografia post-quantistica. Recuperato il 4 marzo 2024 da https://csrc.nist.gov/projects/post-quantum-cryptography .