Una rete Internet quantistica negli USA per resistere agli hacker cinesi

Da circa due anni e mezzo il governo americano starebbe utilizzando con successo una rete Internet quantistica presso i laboratori nazionali di Los Alamos, gli stessi dove nei primi anni ’40 venne sviluppato il programma nucleare noto come “Progetto Manhattan”. Lo ha rivelato qualche giorno fa la MIT Technology Review, specificando che si tratta della prima dimostrazione della possibilità di utilizzare l’informatica quantistica come strumento di comunicazione attraverso una rete simile a quella di Internet. Da anni il tema della sicurezza di Internet è al centro del dibattito tra gli esperti. L’informatica quantistica ha da tempo dimostrato che, grazie alle proprietà peculiari della fisica quantistica, è possibile realizzare strumenti di comunicazione del tutto inviolabili. Tuttavia, finora è stato possibile solo creare canali di trasmissione da un punto A a un punto B, mentre la distribuzione della trasmissione all’interno di una rete, come avviene in Internet, attraverso una serie di router, si è rivelata impossibile. A Los Alamos ci sarebbero invece riusciti, segnando un punto importantissimo nella sfida per rendere la rete americana impenetrabile agli attacchi sempre più frequenti provenienti dalla Cina.

Una Rete a prova di bomba

Frena tuttavia Richard Hughes, a capo del progetto di ricerca, secondo il quale definire l’obiettivo dell’esperimento la creazione di una “Internet segreta” sarebbe un’esagerazione. “Non facciamo parte di Internet e quella frase – Internet quantistico – non è stata usata nel nostro paper”, nel quale Hughes e colleghi hanno fornito una descrizione preliminare del sistema da loro sviluppato. A suo dire, il fatto che la notizia sia stata resa nota solo ora, a oltre due anni dai primi esiti positivi della sperimentazione, non ha nulla a che vedere con esigenze di segretezza ma solo con ritardi nella registrazione del brevetto. Resta però il fatto che il governo USA sta investendo in modo significativo su questo versante con il preciso obiettivo di dotarsi di una tecnologia impermeabile a tentativi di intromissione da parte di estranei.

La crittografia quantistica è considerata l’ultima frontiera negli sforzi per realizzare sistemi di comunicazione ultrasicuri. Infatti, le leggi della meccanica quantistica fanno sì che l’informazione trasmessa attraverso i quanti, come per esempio i fotoni, sia impossibile da intercettare: il principio di Heisenberg prevede infatti che qualsiasi tentativo di osservare una particella quantistica la modifica inevitabilmente. Applicato ai sistemi di crittografia, ciò vuol dire che se un hacker riesce a intercettare un flusso di informazioni trasmesso in forma di qubit, ossia di bit quantistici, l’informazione presente all’interno viene alterata e diventa irrecuperabile. Inoltre, il teorema di no-cloning afferma l’impossibilità di copiare l’informazione presente all’interno di un sistema quantistico. Se un hacker cercasse di intercettare i fotoni e copiarli per conoscere l’informazione che stanno veicolando, non otterrebbe nulla.

I limiti dell'Internet quantistico

L’applicazione pratica della crittografia quantistica è realtà ormai da diversi anni. Nel 2004 fu usata con successo da una banca austriaca, a Vienna, per il trasferimento di dati, e nel 2007 è stata impiegata in via sperimentale a Ginevra per le elezioni elettroniche. Da allora l’utilizzo di questo sistema si è diffuso a macchia d’olio, restando tuttavia limitato da un problema finora considerato insormontabile: l’informazione può essere trasmessa solo tra due punti opposti di una linea a fibra ottica, ma non può essere poi rimbalzata verso altri nodi di una rete, come nel caso di Internet. Per farlo, sarebbe necessario avere dei router, che hanno appunto il compito di distribuire l’informazione attraverso la rete. Il problema è che nel caso dell’informatica quantistica un router, per poter operare, deve leggere il contenuto della trasmissione quantistica, con il risultato di alterarlo irreparabilmente.

Nel 2011 alla Northwestern University è stato effettuato con successo un primo test che ha dimostrato la possibilità di aggirare il problema, ma con costi insostenibili. A Los Alamos avrebbero applicato una soluzione diversa: un hub che trasmette l’informazione, ricevibile poi da una molteplicità di destinatari. Qualcosa di diverso, quindi, da una rete come Internet, che prevede anche dei collegamenti internodali di tipo orizzontale e non solo verticale. Una rete molto più gerarchica, quindi, e più vicina alle effettive esigenze militari per le quali è stata sviluppata. Le ricerche dei gruppi impegnati nel settore della crittografia quantistica a Los Alamos, infatti, sono da tempo lautamente finanziate dalla DARPA, l’agenzia di stato per lo sviluppo di progetti avanzati nel settore della difesa.

La rete realizzata a Los Alamos si basa sulla conversione di qubit in bit e viceversa. Il messaggio viene trasmesso all’hub attraverso il normale sistema di crittografia quantistico. L’hub converte quindi l’informazione in bit per poter effettuare la lettura, e quindi la ricodifica in qubit per inviarla ai diversi nodi collegati. Per trasmettere un’informazione da un nodo a un altro bisognerà quindi sempre passare per l’hub centrale, il che comporta un evidente limite di sicurezza: solo se l’hub non viene violato, la rete resta impenetrabile a interferenze esterne. A ogni modo, a Los Alamos sono convinti che questa sorta di Internet quantistico possa essere applicata in tempi brevi alla rete elettrica. La vulnerabilità della rete elettrica ad attacchi terroristici da parte di hacker è una delle principali preoccupazioni dell’intelligence americana.

La guerra informatica USA-Cina

Come ha reso noto la compagnia di antivirus McAfee già nel 2011, dalla Cina negli ultimi anni sono stati lanciati importanti attacchi informatici nei confronti di aziende elettriche che hanno permesso agli hacker di acquisire informazioni strategiche vitali, attraverso le quali sarebbe possibile attaccare le centrali elettriche danneggiando drammaticamente l’economia di una grande nazione. Secondo accertamenti, la maggior parte di questi attacchi sarebbe coordinato da un singolo individuo residente nella provincia cinese dello Shandong. Un paio di mesi fa, inoltre, la NASA ha ammesso di aver subito negli ultimi due anni migliaia di violazioni della propria rete informatica da parte di hacker con IP cinese. La tensione tra Washington e Pechino sta crescendo rapidamente, soprattutto dopo che ulteriori indagini avrebbero dimostrato che le basi da cui vengono lanciati gli attacchi sono di proprietà del governo cinese.

La prevenzione, a questo punto, diventa la strategia migliore da adottare. E mentre le compagnie informatiche tradizionali lavorano per perfezionare continuamente i propri sistemi antintrusione, gli scienziati sono al lavoro per rendere utilizzabile nel più breve tempo possibile la “difesa finale” conto gli hacker. C’è tuttavia chi è pronto a scommettere che la sicurezza dell’Internet quantistico sia un’illusione. Secondo Ross Anderson, docente dell’Università di Cambridge, adattare tutte le infrastrutture alla tecnologia della crittografia quantistica è impensabile. L’unica vera soluzione al problema della sicurezza consisterebbe nel separare i sistemi di controllo da Internet attraverso potenti firewall, così da evitare che tali sistemi siano attaccabili a loro volta.