Scienziati cinesi quadruplicano stato quantico, possibile rivoluzione nei sistemi di cifratura

Ricercatori cinesi hanno ideato un computer quantistico che potrebbe rivoluzionare i meccanismi di cifratura e la sicurezza delle comunicazioni su internet.

Prima macchina quantistica per produrre 4 copie dei dati quantistici è stata realizzata (almeno sulla carta) da Xi-Giu Ren e Yang Xiang presso l’Università di Henan in Cina, in collaborazione con Fan Heng presso l’Istituto di Fisica dell’Accademia Cinese delle Scienze, che sono riusciti ad ideare un modello di computer quantistico per la clonazione dello stato di una particella a scala atomica o sub-atomica, detto stato quantico, e i risultati sono stati pubblicati in un articolo sulla rivista EPJ D.

Questo potrebbe avere implicazioni per i metodi di elaborazione delle informazioni quantistiche utilizzate, ad esempio, nei sistemi di crittografia dei messaggi. La copia quantistica è difficile perché le leggi della meccanica quantistica consentono solo una copia approssimata – non un’esatta copia – di uno stato quantistico originale, in quanto la misura di tale stato prima della sua clonazione lo altera, a causa del principio di indeterminazione di Heisemberg.

In questo studio, i ricercatori hanno dimostrato che è teoricamente possibile creare quattro copie di uno stato quantistico iniziale, in un processo chiamato clonazione asimmetrica. Gli autori hanno esteso il lavoro precedente che era limitato alla clonazione quantistica, fornendo solo due o tre copie dello stato originale. Una sfida chiave era di contrastare la perdita di qualità della copia, che diminuisce con l’aumentare del numero di copie.

Gli autori sono stati in grado di ottimizzare la qualità delle copie clonate, ottenendo così quattro buone approssimazioni dello stato iniziale quantistico. Essi hanno inoltre dimostrato che la loro macchina per la clonazione quantistica ha il vantaggio di essere universale ed è quindi in grado di lavorare con qualsiasi stato quantico, che sia esso un fotone o un atomo.

La clonazione quantistica asimmetrica ha applicazioni nell’analisi della sicurezza dei sistemi di cifratura dei messaggi, basata sulla condivisione di chiavi quantistiche segrete. Due persone sapranno se la loro comunicazione è sicura analizzando la qualità di ogni copia del loro chiave segreta. Chi cercasse di acquisire le informazioni condivise dai due utenti andrebbe a interferire con lo stato quantico del messaggio e verrebbe individuato.