Salto Quantico per la Comunicazione Sicura: Ricercatori Superano il Record di Distanza con la Fibra Ottica Standard

Una Trasmissione Record Apre la Strada a Reti Quantistiche Ultra-Sicure e Pratiche Utilizzando l’Infrastruttura Esistente

Francoforte, Germania – 24 aprile 2025 – In una svolta epocale destinata a rivoluzionare la comunicazione sicura, i ricercatori hanno trasmesso con successo informazioni quantistiche su una distanza record di 254 chilometri di fibra ottica standard. L’esperimento, guidato da Toshiba Europe e basato su una tecnica innovativa chiamata Quantum Key Distribution a Campo Doppio (TF-QKD), dimostra il potenziale per costruire reti quantistiche ultra-sicure e pratiche senza la necessità di hardware specializzato e costoso. Questa svolta abbassa significativamente la barriera all’ingresso per l’adozione diffusa delle tecnologie di comunicazione quantistica.

Superare la Barriera della Distanza nella Comunicazione Quantistica

La comunicazione quantistica, basata sui principi della meccanica quantistica, offre una sicurezza senza precedenti. A differenza della comunicazione classica, qualsiasi tentativo di intercettare un messaggio quantistico lo disturba inevitabilmente, avvertendo il mittente e il destinatario. Tuttavia, mantenere i delicati stati quantistici (coerenza) su lunghe distanze è stata una sfida importante. I sistemi precedenti spesso si basavano su apparecchiature complesse e costose, come refrigeratori criogenici, limitandone la scalabilità e la praticità.

Il team guidato da Toshiba ha superato questa sfida impiegando TF-QKD, una tecnica che sfrutta la coerenza quantistica per distribuire in modo sicuro le chiavi di crittografia. Questo approccio, combinato con componenti semiconduttori ottimizzati, ha permesso loro di ottenere una trasmissione quantistica stabile sulla rete di 254 chilometri che collega tre data center in Germania – Francoforte, Kehl e Kirchfeld. Questo rappresenta un salto significativo oltre i precedenti limiti di distanza e apre la porta ad applicazioni nel mondo reale.

Come Funziona la Svolta: TF-QKD e Componenti Ottimizzati

I tradizionali sistemi di Quantum Key Distribution (QKD) faticano con la perdita di segnale su lunghe distanze. TF-QKD affronta questo problema utilizzando un approccio a “campo doppio”, raddoppiando efficacemente la forza del segnale ed estendendo la portata della trasmissione. Il sistema non richiede rivelatori di fotoni singoli, semplificando la configurazione e riducendo i costi. Fondamentalmente, l’intero sistema funziona utilizzando componenti semiconduttori ottimizzati, eliminando la necessità di ingombranti e costosi sistemi di raffreddamento criogenico. Questa semplificazione è un punto di svolta per l’implementazione pratica.

“Questo lavoro apre la strada a reti quantistiche pratiche senza la necessità di hardware esotico”, spiega Mirko Pittaluga di Toshiba Europe. “Abbassando la barriera all’ingresso per l’adozione industriale.”

Implicazioni Reali e Potenziale di Mercato

La dimostrazione riuscita di questa tecnologia ha implicazioni di vasta portata per vari settori. La comunicazione sicura è fondamentale per le istituzioni finanziarie, le agenzie governative e le infrastrutture critiche. Le reti di comunicazione quantistica possono fornire un livello di sicurezza impenetrabile contro le minacce informatiche sempre più sofisticate.

Oltre alla sicurezza, la tecnologia potrebbe anche consentire il calcolo quantistico distribuito e le reti di sensori quantistici. Sebbene la comunicazione sicura sia il motore principale, le potenziali applicazioni vanno ben oltre.

Gli analisti di mercato prevedono un mercato sostanziale per la Quantum Key Distribution, con Toshiba che stima un potenziale mercato globale di 20 miliardi di dollari entro il 2035. La capacità di utilizzare l’infrastruttura di telecomunicazioni esistente accelera significativamente il percorso verso la commercializzazione.

Validazione da Esperti e Prospettive Future

La svolta è stata elogiata da esperti del settore. Fabio Sciarrino dell’Università La Sapienza di Roma ha commentato: “Questa è una cosa che è sempre stata assunta a livello teorico, ma che doveva essere dimostrata a livello pratico.” Robert I. Woodward di Toshiba Europe ha fatto eco al sentimento di Pittaluga, sottolineando l’abbassamento della barriera all’ingresso per l’adozione industriale.

Guardando al futuro, i ricercatori si stanno concentrando sull’ottimizzazione del sistema e sull’affrontare i limiti della tecnologia attuale della fibra ottica. Un’area di interesse è la conversione di lunghezza d’onda, che potrebbe consentire la compatibilità con le reti di fibra ottica esistenti e ampliare la gamma di applicazioni. Il team sta anche esplorando modi per aumentare la velocità di trasmissione dei dati e ridurre il costo del sistema, aprendo la strada a una diffusione su larga scala di reti di comunicazione quantistica sicure e ultraveloci.

Fonti: