Un nuovo metodo di crittografia quantistica impedisce la clonazione del testo cifrato.

Attualmente, la sicurezza digitale si basa su complesse equazioni per proteggere i dati. Ad esempio, quando si utilizza una carta di credito online, le informazioni sono racchiuse in un problema matematico che un computer moderno impiegherebbe migliaia di anni a risolvere. Tuttavia, se qualcuno costruisse un computer sufficientemente potente, tale sicurezza verrebbe violata.

Per rendere i sistemi più sicuri, si sta assistendo a un importante cambiamento verso la sicurezza quantistica. In questo ambito, le leggi inviolabili della fisica quantistica possono essere utilizzate per proteggere i dati.

Migliorare la sicurezza quantistica

Uno degli svantaggi di questi metodi quantistici era la loro lentezza o la loro scarsa praticità d’uso. Tuttavia, in un nuovo studio, i ricercatori Prabhanjan Ananth dell’UC Santa Barbara e Amit Sahai dell’UCLA hanno trovato un modo per rendere questa protezione quantistica avanzata molto più veloce ed efficiente. I dettagli del loro lavoro sono descritti in un articolo pubblicato sul server di preprint arXiv .

La loro ricerca sfrutta una regola fondamentale della fisica quantistica chiamata teorema di non clonazione.

Questo teorema afferma che è fisicamente impossibile creare una copia identica di uno stato quantistico sconosciuto. Ciò è l’opposto di quanto accade nel mondo classico, dove è possibile creare infinite copie perfette di qualsiasi file digitale.

Gli autori dello studio hanno ideato un metodo per crittografare un messaggio di un solo bit (un semplice 0 o 1) in un testo cifrato quantistico. Questa è la versione criptata e illeggibile del messaggio, che lo protegge durante la trasmissione.

Per fare ciò, hanno utilizzato una chiave digitale segreta per mescolare il bit nascosto 0 o 1 su una serie di stati quantistici. Il mittente imposta questi stati in modo che, quando vengono misurati tutti insieme, rivelino il bit segreto. Il destinatario previsto utilizza la stessa chiave per leggere gli stati e ottenere il messaggio corretto.

Questo sistema è progettato per prevenire uno specifico tipo di attacco in cui un aggressore intercetta i dati e li divide tra due complici.

Sventare gli attacchi

Cosa succederebbe se provassero a farlo? A causa delle leggi della fisica quantistica, tentare di dividere i dati quantistici disturba le informazioni, rendendo impossibile per entrambi i complici decifrare il segreto.

Anche se i complici ricevessero la chiave segreta in seguito, la fisica quantistica impedisce a entrambi di recuperare il messaggio in modo affidabile. I ricercatori hanno dimostrato che le loro probabilità di identificare correttamente il bit nascosto si avvicinano sempre di più alle probabilità del 50/50 di un lancio casuale di una moneta, man mano che vengono utilizzati più stati quantistici. Se non riescono a fare di meglio di un’ipotesi casuale, la crittografia ha raggiunto il suo scopo.

Nel loro articolo, Ananth e Sahai hanno spiegato che il loro approccio supera le limitazioni precedenti. “Eliminiamo tutte queste riserve, dimostrando che esiste una crittografia monouso, sicura dal punto di vista teorico, efficiente e non clonabile.”

E poiché la protezione si rafforza con ogni stato quantico aggiuntivo, hanno osservato che “il sistema è esponenzialmente sicuro”.

Forniamo una costruzione incondizionata di uno schema di crittografia non clonabile a chiave privata monouso, sicuro dal punto di vista teorico, per messaggi a un bit, con crittografia e decrittografia efficienti e un vantaggio di indistinguibilità non clonabile esponenzialmente piccolo.

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