ABC della sicurezza

ABC della sicurezza: Quantum Computing

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I computer, per come li conosciamo oggi,  sono basati sul modello astratto della Macchina di Turing, definito nel 1936 dal matematico inglese Turing e successivamente rielaborato da John von Neumann negli anni ’40. R. Feynman dimostrò, però, che nessuna Macchina di Turing classica poteva simulare certi fenomeni fisici senza incorrere in un rallentamento esponenziale delle sue prestazioni. Mentre, un “simulatore quantistico universale” avrebbe potuto effettuare la simulazione con una potenza di calcolo incredibilmente più elevata. Fu così che nel 1985 Deutsch formalizzò queste idee nella sua Macchina di Turing Quantistica Universale, che rappresentò il primo passo verso la concezione moderna di computazione quantistica. L’introduzione di questo nuovo modello di calcolo provocò degli effetti nel campo della complessità computazionale e da esso partirono una serie di studi e paradigmi, che dimostrarono e dimostrano, in linea teorica, come sia possibile risolvere alcuni problemi matematici incredibilmente complessi.

Secondo la Legge di Moore, la potenza computazionale di una macchina sarebbe raddoppiata una volta ogni due anni. Ed in effetti così è stato. Ma l’introduzione della meccanica quantistica permetterà, secondo molti, di superare le limitazioni degli attuali calcolatori.

Ma cos’è più precisamente un quantum computer?

Un computer quantistico è una macchina del tutto differente rispetto i computer attuali e quindi non evolve da essi ma a tendere li sostituirà, rivoluzionando completamente l’informatica ed il trattamento dei dati. I computer basati su transistor e processori standard, come li conosciamo oggi, ragionano per bit, il cui valore può essere solamente 1 o 0. Dato che un bit di informazione non è sufficiente a rappresentare un’ampiezza probabilistica catturata dagli algoritmi quantistici, Benjamin Schumacher, fisico teorico e studioso della teoria dell’informazione quantistica, inventò una nuova parola, qubit, per indicare l’unità di informazione che rispetta la regola di Feynman, che sta alla base del . In effetti la potenziale superiorità di un computer quantistico in quanto a capacità di calcolo viene proprio dai qubit, cioè oggetti che possono assumere un’infinità di stati oltre agli stati 0 e 1 dei normali bit.  Per meglio comprendere i posizionamenti, o stati, del qubit si possono tracciare su una sfera, detta anche sfera di Bloch, dei punti nello spazio a tre dimensioni.

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A questo punto per entrare nello specifico bisognerebbe enumerare una serie di leggi e usare molta matematica e fisica. Forse troppa. Per cui ci basterà pensare che per ogni valore espresso in bit lo stesso potrà essere indicato da uno o più qubit con estrema semplicità. E che nel complesso la capacità di calcolo di un computer quantico sia estremamente più performante.

Quali sono quindi le problematiche o i vantaggi legati a questa evoluzione?

Ad esempio uno degli aspetti più delicati nel futuro passaggio al quantum computing riguarderà la classica attualmente basata sui limiti computazionali e su algoritmi risolvibili dagli attuali calcolatori. Tutti i limiti potranno essere violati dalla potenza di calcolo delle macchine future. Come già detto, questo nuovo tipo di elaboratori sarà in grado di risolvere problemi matematici di entità rilevante in maniera semplice: come ad esempio la fattorizzazione dei numeri primi che è alla base di RSA. Ad esempio Peter Shor, già nel 1994, ha ideato due algoritmi in grado di fattorizzare i numeri primi. Non più tardi nel 1995 Lov Grover elaborò un algoritmo che permette di portare un attacco di forza bruta che ha la capacità di provare tutte le chiavi possibili di un hash o di un algoritmo simmetrico.  Basterebbe quindi avere a disposizione un calcolatore quantistico su cui farli girare per poter irrompere in ogni dato cifrato o canale ad oggi sicuro del pianeta.

A questo proposito, dato l’oggettivo interesse, si sono mosse le più grandi aziende mondiali per cercare di costruire una macchina quantistica. I principali esperimenti nel passato sono stati portati avanti da IBM, mentre ad oggi anche il colosso Google è alle prese con la costruzione di un quantum computer.  Come sempre la scienza non ha un limite stabilito e tende a sorprenderci: il limite è solo forse la fantasia.

 

Alessandro Contini

Alessandro Contini

Alessandro Contini opera come Cyber Security Consultant in realtà nazionali e internazionali, partendo da una lunga esperienza e competenza tecnica sulle architetture di sistemi, in particolare legate alla infrastrutture critiche. Inoltre Alessandro collabora come specialista di Cyber ​​Intelligence per trovare informazioni più approfondite in amibito Cyber Crime e Cyber terrorismo.

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