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Dopo aver rivelato la vulnerabilità della ‘crittografia post-quantistica’, Terra Quantum rende inattaccabili le comunicazioni trasmesse elettronicamente

·9 minuto per la lettura

Terra Quantum offre un protocollo superveloce, inattaccabile e protetto dai principi quantistici di Boltzmann-Planck per la trasmissione sicura dei dati

  • L’azienda di tecnologia pionieristica Terra Quantum ha scoperto un punto debole nella ‘crittografia post-quantistica’, l’insieme di sistemi crittografici che proteggono i protocolli e le reti di comunicazione dagli attacchi dei computer quantistici.

  • La vulnerabilità scoperta renderebbe impossibile in futuro proteggere i dati più riservati dagli attacchi informatici.

  • Terra Quantum ha sviluppato un approccio innovativo che consente la trasmissione di dati a prova di attacchi informatici basata sulla distribuzione a chiave quantistica ultraveloce.

Terra Quantum AG, una delle principali aziende pionieristiche nella tecnologia quantistica in Europa, ha annunciato oggi i dettagli di una ricerca che sconvolge l'attuale comprensione di ciò che costituisce la cifratura dei dati inattaccabile e a prova di futuro. La rivoluzionaria scoperta di Terra Quantum rende sicure le comunicazioni più critiche, come messaggi altamente riservati, codici utilizzati nelle operazioni bancarie online e comunicazioni riservate tra organizzazioni internazionali.

Markus Pflitsch, fondatore e CEO di Terra Quantum, ha dichiarato: "Con una società basata sui dati che trasmette sempre maggiori quantità di dati personali su canali pubblici, la sicurezza dei dati è una sfida emergente a livello globale. Pertanto, la protezione dei dati riservati è una questione di importanza fondamentale.

La novità dei nostri risultati dimostra la vulnerabilità degli schemi di crittografia post-quantistici esistenti. Ispirati dalla richiesta di modificare questo punto debole, abbiamo sviluppato il metodo di distribuzione a chiave quantistica superveloce su fibra ottica".

Cos’è la crittografia post-quantistica?

L’impressione generale è che il prossimo grande passo avanti nel digitale - il quantum computing - sia prossimo ad arrivare. E l’introduzione del calcolo quantistico renderà vulnerabili le tecniche di cifratura utilizzate in passato per rendere sicuri i dati.

La crittografia post-quantistica è l’insieme dei metodi utilizzati per portare la protezione dei dati agli standard necessari per un futuro ambiente tecnologico nel quale gli hacker avranno accesso al calcolo quantistico. Uno dei metodi più seguiti è l’Advanced Encryption Standard (AES), realizzato per resistere ad attacchi da computer quantistici. La crittografia post-quantistica è diventata il gold standard per le organizzazioni alla ricerca di protezione dei propri dati a lungo termine.

Cosa ha scoperto Terra Quantum?

Terra Quantum ha compreso che l’AES è abbastanza sicuro contro algoritmi già identificati ma potrebbe apparire vulnerabile contro minacce future. Per costruire la difesa, Terra Quantum ha intrapreso la ricerca di una vulnerabilità testando gli AES contro nuovi algoritmi. Terra Quantum ha scoperto una vulnerabilità sull’algoritmo message-digest MD5. Il team di Terra Quantum ha scoperto che è possibile decifrare un algoritmo utilizzando un annealer quantistico contenente circa 20.000 qubit. Oggi non esiste un annealer di questo tipo, e mentre è impossibile prevedere quando potrebbe essere creato, tuttavia un giorno gli hacker potrebbero avere accesso a questo annealer. Pertanto, Terra Quantum ha dimostrato le sempre più numerose occasioni per un’inversione della ampia classe di funzioni hash crittografiche (la funzione hash è la funzione che trasforma irreversibilmente un lunga catena di bit in un singolo numero piccolo) come l’MD5 o l’AES. Terra Quantum rivela qui la vulnerabilità di schemi di cifratura post-quantistica esistenti.

Qual è la soluzione?

Il protocollo si chiama ‘trasmissione dati sicura superveloce protetta da Boltzmann-Planck’. La componente critica del protocollo proposto è il cambio di paradigma di sicurezza basato sull’irreversibilità quantistica. Il Prof. Gordey Lesovik e il Prof. Valerii Vinokur, CTO di Terra Quantum, hanno spiegato: "Un nuovo protocollo deriva dalla nozione che Quantum Demon è una piccola belva. L'approccio standard utilizza il concetto che Demon assunto da un intercettatore (Eva) è un enorme mostro, un King Kong alto centinaia di chilometri, che riesce a utilizzare tutte le perdite dalla linea di trasmissione per decifrare la comunicazione. Ma poiché in realtà i Quantum Demons sono piccoli, Eva deve reclutare un esercito di un miliardo di soldati per riuscire a captare tutte le onde diffuse che fuoriescono dalla fibra ottica di cui ha bisogno Eva per decifrarne il significato. Terra Quantum propone una tecnica innovativa che utilizza il fatto che un esercito di tali dimensioni non può esistere – stando al secondo principio della termodinamica".

Rimane la possibilità del rerouting locale della parte di segnale trasmesso. Tuttavia, queste perdite locali possono essere controllate e mantenute di dimensioni ridotte con estrema precisione. Inoltre, la natura quantistica della luce limita ulteriormente i dati disponibili ad un intercettatore. Quindi, il segnale inviato da Terra Quantum è sicuro.

Appendice scientifica

I dettagli del protocollo

L'ostacolo delle perdite dalla fibra ottica

La propagazione dei segnali nella fibra ottica

La protezione di Planck

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I dettagli del protocollo

La storia della gara inarrestabile tra il crittografo e i decifratori risale all’età della pietra e ha visto molte vittorie da entrambe le parti. Terra Quantum basa la sua soluzione sul cifrario di Vernam, il cosiddetto ‘one-time pad’, la cui inattaccabilità fu provata da Claude Shannon. Terra Quantum introduce la distribuzione a chiave quantistica superveloce, stabilendo una realizzazione pratica di questa procedura nel contesto del moderno servizio superveloce delle comunicazioni di dati. L’innovativo protocollo Terra Quantum, la trasmissione sicura di dati superveloce protetta da Boltzmann-Planck, rende inattaccabile per principio la comunicazione trasmessa elettronicamente. La componente critica del protocollo proposto è il cambio di paradigma di sicurezza basato sull’irreversibilità quantistica. L’approccio standard utilizza il concetto che un intercettatore (Eva) riesce a utilizzare tutte le perdite dalla linea di trasmissione per decifrare la comunicazione. Tuttavia, la grande maggioranza di perdite si verifica a causa della diffusione delle piccole imperfezioni (che compaiono inevitabilmente durante la creazione) di un segnale che si propaga sulla fibra ottica. L’inversione delle onde diffuse necessaria per la decifrazione efficiente è simile al noto problema dell’inversione del tempo; non è raggiungibile per la fibra estesa costituita da miliardi di diffusori per chilometro. Il nostro paradigma offre un approccio universale per migliorare drasticamente l’efficienza di qualsiasi protocollo quantistico esistente. La tecnica innovativa proposta ci consente di sviluppare il protocollo protetto dal rumore quantistico per propagare ad alta velocità dati criptati in modo sicuro.

L’ostacolo delle perdite dalla fibra ottica

Le perdite dalla fibra ottica rimangono l’ostacolo maggiore all’ulteriore progresso dell'efficienza nel trasferimento di dati, in casi sia tradizionali che quantistici. Terra Quantum affronta questa vulnerabilità notando che l’approccio convenzionale alla comunicazione quantistica ne risente il doppio. Prima di tutto, le perdite stesse compromettono l’efficienza. In secondo luogo, la nozione comunemente accettata secondo la quale un intercettatore è in grado di decifrare efficacemente il segnale perso sembra non essere del tutto vera.

Per dimostrare questo aspetto, esaminiamo una linea di trasmissione lunga un chilometro. Partendo dall’indice di perdita, poniamo che un impulso iniziale contenga cento milioni di fotoni per la lunghezza di 1 sec/unità della linea di trasmissione e troviamo che la perdita reale lungo la linea è pari a circa il 4 %. Se Eva fosse riuscita a utilizzare questa quantità di dati dalla fonte locale, sarebbe parsa una quantità apprezzabile. Ma la raccolta delle onde risultanti e contenenti circa un milione di fotoni diffusi da un miliardo di diffusori richiede un irrealistico dispositivo simile a un Maxwell Demon lungo un chilometro. Perfino la raccolta delle onde risultanti con 10.000 fotoni diffusi dai 100.000 diffusori da un dispositivo simile a un Maxwell Demon lungo un metro pare estremamente difficile, se del tutto possibile. Eppure, i dati raccolti sarebbero solo lo 0,04%. Questa quantità di dati fuoriusciti è facilmente compensabile dall’elaborazione successiva di Alice e Bob.

La propagazione dei segnali nella fibra ottica

La propagazione dei segnali nella fibra ottica è molto simile all’evoluzione dell’insieme delle particelle sottoposte alla diffusione sul potenziale del "quenched disorder" descritto dall’equazione cinetica, generalizzando la classica equazione di Boltzmann. Questo implica che la dinamica delle particelle è accompagnata dalla crescita dell'entropia e pertanto è irreversibile, come espresso nel secondo principio della termodinamica. Un’importante implicazione dell’irreversibilità è che Eva non può raccogliere dati utili dalla diffusione. Ma rimane la possibilità del rerouting locale della parte di segnale trasmesso. Fisicamente, questo è implementabile, ad esempio, da una piegatura locale della fibra, che porta a mischiare la modalità primaria di propagazione con le modalità di fuoriuscita di ordine superiore. Questo a sua volta consente l’intercettazione dei dati trasportati dalla modalità principale. Se il segnale fosse stato classico, questa "piegatura" avrebbe consentito ad Eva un accesso illimitato all’intero contenuto del messaggio. Tuttavia, secondo il principio di Planck, l’irradiazione elettromagnetica è quantizzata; pertanto il segnale elettromagnetico è una sequenza di particelle, ossia i fotoni. Quindi, se il segnale iniziale contiene, in media, N fotoni, e la perdita locale è quantificata dalla trasparenza, solo una piccola frazione del segnale, TN (T sta per trasparenza della perdita locale), viene captata da Eva. Inoltre, questa frazione è soggetta a inevitabili fluttuazioni quantistiche fondamentali associate alla scelta quantistica alternativa proporzionale a TN. Secondo questo principio, la relativa frazione delle fluttuazioni cresce come 1/TN con il diminuire del numero di fotoni e della trasparenza. Questo significa che se Eva rileva solo una piccola parte del segnale, questa diventa effettivamente decifrabile, la proprietà che chiamiamo "protezione di Planck" della trasmissione dei dati. La cosiddetta crittografia protetta dal rumore quantistico utilizza una proprietà simile.

La protezione di Planck

Il principio generale della protezione di Planck ci consente di controllare l’efficienza dell’intera linea di trasmissione attraverso la trasparenza della fuoriuscita locale. L’implementazione di questo controllo richiede uno studio attento dello stato della fibra ottica e della matrice di diffusione emergente che può essere effettuato con i metodi standard di tecnologia delle telecomunicazioni, particolarmente utilizzando la riflettometria ottica nel dominio del tempo. Proponiamo un nuovo metodo di controllo della fibra ottica basato sulla misurazione diretta della propagazione del segnale di Alice a Bob. La precisione del controllo effettivo della trasparenza della fuoriuscita è pari a una bassa percentuale per la durata della misura ns. Si alza con misurazioni più estese. La novità rivoluzionaria è che lo schema proposto ci consente di trasferire il segnale criptato dai one-time pads inattaccabili a straordinaria velocità rispetto ai migliori indici di velocità raggiunti dalle telecomunicazioni.

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FINE

Informazioni su Terra Quantum

TERRA QUANTUM è un’azienda-incubatore di alta tecnologia con sede in Svizzera incentrata su applicazioni di tecnologia quantistica fondata nel 2019 e diretta dal direttore finanziario senior ed ex-fisico quantistico del CERN Markus Pflitsch, nonché sostenuta dall’importante azienda VC europea Lakestar. La società sta sviluppando un portafoglio di applicazioni quantistiche di spicco, tra cui componenti hardware per computer quantistici, comunicazione quantistica e soluzioni di crittografia ed è estremamente attiva nella progettazione di algoritmi quantistici per tutti i tipi di macchine quantistiche disponibili applicabili in vari settori. Visitateci su LinkedIn e sul nostro sito web.

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Il testo originale del presente annuncio, redatto nella lingua di partenza, è la versione ufficiale che fa fede. Le traduzioni sono offerte unicamente per comodità del lettore e devono rinviare al testo in lingua originale, che è l'unico giuridicamente valido.

Vedi la versione originale su businesswire.com: https://www.businesswire.com/news/home/20210208005902/it/

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