La rete di comunicazione quantistica in Italia: il Cnr partecipa all’avvio del progetto “Quid” coordinato dall’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica
Le tecnologie quantistiche entreranno a far parte della vita di tutti i giorni già dal prossimo futuro. Le comunicazioni quantistiche, e in particolare la Quantum Key Distribution (QKD), sono senza dubbio quelle in uno stato più avanzato garantendo comunicazioni ultrasicure. Questo metodo, infatti, permette di distribuire le chiavi di crittografia, codificando l’informazione su stati quantistici della luce, consentendo di rivelare una potenziale intrusione grazie alle leggi fondamentali della fisica quantistica, come il principio di indeterminazione di Heisenberg.
Il progetto QUID (Quantum Italy Deployment), coordinato dall’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) di Torino, è la realizzazione italiana della European Quantum Communication Infrastructure (EuroQCI), promossa dalla Commissione Europea con l’obiettivo di creare un’infrastruttura europea per la comunicazione quantistica.
Lo scopo principale di QUID è lo sviluppo di nodi in reti di comunicazione quantistica metropolitane (QMANs), collegate tra loro attraverso l’Italian Quantum Backbone, un’infrastruttura che copre il territorio italiano e che distribuisce, con stabilità e accuratezza senza precedenti, segnali di tempo e frequenza campione, usando fibre ottiche commerciali. In ogni QMAN verranno effettuati scambi di chiave quantistica tra un nodo e l’altro utilizzando sistemi QKD a variabili discrete; distanze superiori a quelle metropolitane verranno coperte utilizzando dei nodi “trusted” o innovative tecniche di Twin-Field QKD (con nodi “untrusted”).
QUID unirà, inoltre, siti importanti per il collegamento tra la comunicazione in fibra ottica e il segmento spaziale del QCI europeo.
Il consorzio QUID riunisce le aziende italiane leader nel settore, i principali Istituti di ricerca coinvolti nella comunicazione quantistica, sia per il segmento terrestre che per il segmento spaziale, e le Università impegnate nell’innovazione e nella formazione.
Il Cnr attraverso i suoi istituti, l’Istituto nazionale di ottica di Firenze e l’Istituto di informatica e telematica di Pisa, contribuirà alla realizzazione di architetture di rete e allo sviluppo di sistemi di controllo per rendere le nuove tecnologie compatibili con le infrastrutture di rete già esistenti. In più il Cnr partecipa al progetto anche grazie ad una sua spin-off fondata nel 2020, QTI – Quantum Telecommunication Italy, che produce i sistemi di QKD che verranno utilizzati all’interno del progetto QUID.
Il gruppo di comunicazioni quantistiche del Cnr di Firenze ha sede presso l’Istituto nazionale di ottica (Cnr-Ino) di Arcetri. Le attività del gruppo di ricerca includono la realizzazione di sistemi avanzati di crittografia quantistica che sfruttano le tecnologie di punta più innovative. In aggiunta, il gruppo studia schemi di comunicazione quantistica basati sulle proprietà fondamentali dei sistemi quantistici come l’entanglement e il teletrasporto quantistico, che serviranno per collegare fra loro i computer quantistici del futuro.
La collaborazione con l’Istituto di informatica e telematica (Cnr-Iit), con sede a Pisa e rinomato nella comunità scientifica per la ricerca di frontiera su nuove architetture di reti di calcolatori, ha l’obiettivo di definire modalità innovative per l’integrazione della QKD in sistemi di telecomunicazioni esistenti, contribuendo quindi ad un incremento dell’impatto tecnologico del progetto nel medio e lungo termine.