E se per rendere impenetrabili e affidabili le connessioni del domani bastasse semplicemente modificare il colore della luce? Questa è la promettente prospettiva esplorata in un recente studio condotto dall’Istituto Nazionale di Ottica del CNR in stretta collaborazione con l’ASI, i cui risultati sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista scientifica Advanced Quantum Technologies. Gli scienziati hanno indagato a fondo le enormi potenzialità della luce nel medio infrarosso per la trasmissione di delicate informazioni quantistiche attraverso l’atmosfera terrestre. L’obiettivo primario di questa ricerca è sviluppare collegamenti ottici sempre più robusti, in grado di garantire una sicurezza informatica senza precedenti per i cittadini e per le infrastrutture critiche, aprendo in questo modo nuove strade per le telecomunicazioni terrestri e per le future applicazioni che guardano direttamente verso lo Spazio e l’orbita del nostro pianeta.
Il potenziale del medio infrarosso per la trasmissione dati
Il medio infrarosso rappresenta una specifica regione dello spettro totalmente invisibile all’occhio umano. Questa banda è caratterizzata da lunghezze d’onda maggiori rispetto alla normale luce visibile e ai laser tradizionalmente impiegati con le reti in fibra ottica per le telecomunicazioni. Il suo principale vantaggio risiede nella presenza di particolari finestre di trasmissione all’interno delle quali l’atmosfera ostacola in maniera nettamente inferiore il passaggio del fascio luminoso. Tale caratteristica intrinseca offre enormi benefici per le reti su distanze estese, permettendo ai pacchetti di informazioni di viaggiare in modo stabile persino quando il maltempo rischia di compromettere la stabilità della connessione.
L’ambiziosa ricerca CNR-ASI
Il Direttore del CNR-INO, Paolo De Natale, ha illustrato chiaramente la portata tecnica di questi risultati sperimentali. “I risultati delle simulazioni mostrano che il medio infrarosso può rendere più affidabile la trasmissione di singoli fotoni, particelle elementari della luce, anche in condizioni ambientali difficili come la nebbia e lo smog, che possono compromettere la propagazione della luce”, spiega l’esperto. “Regioni spettrali finora inesplorate stanno aprendo una nuova frontiera per le tecnologie quantistiche, non solo per le comunicazioni sicure ma anche per i sensori della prossima generazione. In questo settore il CNR si pone come protagonista e i progressi tecnologici esplorati assieme ad ASI avvicinano sempre di più le applicazioni di sorgenti e sensori quantistici anche nella dimensione spaziale”.
Questa ambiziosa ricerca, condotta in partnership con l’Università degli Studi di Firenze e QTI S.r.l., mira a connettere in assoluta sicurezza edifici, stazioni a terra e satelliti. Su questo fronte strategico è intervenuto Giancarlo Varacalli, responsabile dell’Ufficio di Telecomunicazione e Navigazione dell’ASI. “Lo sviluppo delle comunicazioni quantistiche rappresenta una delle frontiere più avanzate per il settore spaziale, in particolare per le applicazioni legate alla cybersecurity”, afferma Varacalli. “La possibilità di utilizzare nuove regioni dello spettro ottico per trasmettere chiavi quantistiche da satellite apre prospettive interessanti per rendere più flessibili ed efficienti le future reti di telecomunicazioni sicure. La collaborazione con il CNR-INO è in questo senso fondamentale per esplorare nuove soluzioni e favorire il passaggio dalla ricerca alle possibili applicazioni nel settore spaziale”.
Il futuro della rete quantistica europea
Questo traguardo costituisce il 1° passo fondamentale all’interno del lungo percorso tracciato dalla European Quantum Infrastructure, un’iniziativa che punta a costruire una massiccia rete crittografata a livello continentale. L’impiego del medio infrarosso consentirà di distribuire con immensa efficienza le chiavi crittografiche per proteggere le reti da qualsiasi minaccia esterna. Il progetto si fonda su una collaborazione istituzionale ormai consolidata negli ultimi anni attraverso importanti piani di ricerca, tra cui figurano il progetto PRIN QUAQK, l’accordo Q-ASINO dedicato alle attività congiunte coordinato da Mario Siciliani de Cumis e il progetto europeo QUID.
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