La fisica quantistica è ormai diventata strategica per la sicurezza nazionale, per la competitività industriale e la sovranità tecnologica
Come varie fonti confermano, l’evoluzione delle reti quantistiche passa dalla fisica del singolo fotone ai sistemi ibridi di sicurezza che uniscono distribuzione quantistica delle chiavi (QKD, Quantum Key Distribution), cifrari classici e crittografia post-quantistica, una nuova generazione di algoritmi matematici sicuri anche contro la potenza di calcolo quantistica.
Il tutto completato dall’integrazione dell’Intelligenza Artificiale (AI), ma anche dalle cosiddette Software Defined Networks (SDN), architetture di rete definite via software.
Questa evoluzione strategica che unisce la fisica quantistica ai sistemi ibridi di sicurezza per la sovranità tecnologica porta al concetto di reti “quantum-safe”.
Cominciando questa analisi dallo studio del comportamento fotonico, le informazioni e i dati protetti vengono trasportati dai singoli fotoni mediante sistemi avanzati come la crittografia quantistica.
In altre parole, i fotoni trasportano i bit quantistici (qubit), ma ogni tentativo esterno di intercettazione altera lo stato quantistico del fotone stesso per il principio di indeterminazione, cosicché l’attacco viene immediatamente scoperto.
A questo punto il teorema di non-clonazione previene la duplicazione del bit quantistico, ma se il livello di rumore o di errore supera la soglia di sicurezza, si palesa l’evidenza che c’è stato un attacco e la sequenza di bit compromessa viene semplicemente scartata.
Quanto all’architettura di rete ibrida con logiche SDN, essa unisce il controllo centralizzato via software delle reti classiche con la distribuzione e la sicurezza dei canali fotonici quantistici, consentendo dunque una gestione dinamica dei flussi di dati cifrati e delle chiavi crittografiche QKD.
Infine, l’integrazione tra Intelligenza Artificiale e Software-Defined Networks trasforma le reti di nuova generazione in infrastrutture programmabili, autonome e predittive, laddove l’SDN offre il controllo centralizzato mediante software, mentre l’AI fornisce le capacità cognitive per gestire flussi enormi di dati in tempo reale.
Riassumendo, una rete nazionale “quantum‑safe” con AI integrata è un’infrastruttura di nuova generazione che combina crittografia post‑quantistica, distribuzione quantistica delle chiavi, gestione software‑defined e ottimizzazione intelligente del traffico.
Essa è dunque progettata per resistere agli attacchi dei futuri computer quantistici e per operare in modo autonomo grazie all’Intelligenza Artificiale.
Va sottolineato che l’integrazione dell’AI nella rete rende la stessa non solo “sicura”, ma anche “intelligente”. L’AI viene infatti utilizzata per ottimizzare autonomamente il routing, ovvero la scelta dinamica dei percorsi più performanti o più efficienti dal punto di vista energetico, per rilevare anomalie identificando precocemente pattern di attacco o degrado della qualità del servizio, per attuare processi di automatizzazione della gestione, del coordinamento e della configurazione delle risorse di rete, una rete che è dunque programmabile e riconfigurabile in tempo reale.
L’AI è altresì in grado di gestire in maniera predittiva l’anticipazione dei picchi di traffico nonché l’allocazione automatica delle risorse. È così che le comunicazioni evolvono in vere e proprie infrastrutture commerciali protette contro le minacce informatiche avanzate.
Si tratta di un tema altamente strategico, poiché la sicurezza quantistica è parte della strategia italiana ed europea per la sovranità digitale.
Il Quantum Act italiano e l’iniziativa europea EuroQCI (European Quantum Communication Infrastructure) puntano a creare un’infrastruttura di comunicazione quantistica continentale entro il 2030, integrata con AI e cloud sovrano.
In particolare, il Quantum Act è la strategia nazionale italiana per le tecnologie quantistiche, varata dal governo e coordinata dal Dipartimento per l’Innovazione Tecnologica e mira, fra le altre cose, a rafforzare la sovranità tecnologica italiana nel calcolo quantistico, a favorire la nascita di imprese e startup quantistiche nonché a sviluppare applicazioni industriali quali simulazione molecolare, nuovi materiali, farmacologia, modellizzazione finanziaria, crittografia avanzata.
Peraltro, il Quantum Act si inserisce nella Quantum Europe Strategy e anticipa il futuro Quantum Act europeo, che coordinerà ricerca, pilot lines per chip quantistici e resilienza delle supply chain.
L’EuroQCI è invece il programma dell’Unione Europea che sta costruendo una rete di comunicazione quantistica sicura in tutti i 27 Stati membri.
Esso mira a proteggere istituzioni governative, data center, ospedali, reti energetiche e infrastrutture critiche europee, ma anche a rafforzare la sovranità digitale europea, la competitività industriale nel settore quantistico e a raggiungere capacità quantistiche all’avanguardia entro il 2030. Quantum Act ed EuroQCI insieme formano la base della sovranità digitale quantistica italiana ed europea.
Spostandomi al di là della Manica, descriverò ora un caso di grande interesse. Nel Regno Unito, il termine “quantum-safe” rimanda al concetto di transizione regolamentata nazionale verso la crittografia post-quantistica entro il 2035; l’Intelligenza Artificiale sta diventando sia uno strumento per accelerare questa migrazione, sia una potenziale nuova superficie di attacco.
Si tratta sostanzialmente di una delle roadmap più strutturate al mondo per la migrazione alla “post‑quantum cryptography”, e questo per via del rischio “harvest now, decrypt later”, quel rischio per il quale gli avversari possono già oggi catturare dati cifrati e decifrarli quando i computer quantistici saranno abbastanza potenti.
In un contesto in cui la migrazione è un programma decennale che coinvolge banche, difesa, telecom e PA, l’AI può automatizzare attività che oggi sono lente e costose come l’inventario crittografico intelligente, ossia l’identificazione automatica di protocolli, librerie, certificati vulnerabili, ma anche creare nuovi rischi semplicemente introducendo nuove superfici d’attacco nell’integrazione con sistemi critici.
E, dunque, non basta rendere quantum‑safe la crittografia, bisogna rendere quantum‑safe anche l’ecosistema AI che la usa. Ciononostante, nella strategia quantistica del Regno Unito, l’AI non è un elemento accessorio: è il moltiplicatore di potenza che permette al Paese di trasformare ricerca quantistica, reti sicure e hardware avanzato in capacità economica, industriale e di sicurezza nazionale.
Il governo britannico posiziona di fatto l’AI come pilastro complementare e abilitante della strategia quantistica, con un ruolo chiave in diverse aree, dall’AI come acceleratore del quantum computing, all’AI come strumento di sicurezza nazionale per l’autonomia nella cyber difesa, per il monitoraggio delle reti quantistiche, l’analisi predittiva delle minacce o l’integrazione con sistemi critici (energia, finanza, difesa). In altre parole, l’AI è la “forza moltiplicatrice” della sovranità digitale in UK.
E c’è di più. Il Regno Unito è alquanto debole nella scalabilità industriale e vorrebbe trasformarsi in un hub globale di innovazione quantistica applicata.
In questo caso l’AI viene utilizzata per accelerare la creazione di prodotti quantistici commerciali, per supportare startup e scale‑up, per integrare il quantum computing nei settori ad alto valore come la finanza, la farmaceutica o l’energia e per attrarre investimenti internazionali grazie a un ecosistema AI‑quantum integrato.
Un programma ambizioso che mira ad includere di fatto l’AI financo nella strategia geopolitica britannica, se pensiamo alla collaborazione con USA e Giappone su reti quantistiche intelligenti, al posizionamento come partner tecnologico affidabile post‑Brexit, al mantenimento dell’interoperabilità con gli ecosistemi europei pur restando indipendente.
Paragonando infine il Regno unito alla realtà europea e poi italiana, risulta chiaro che in UK l’AI è integrata nella strategia quantistica come leva di accelerazione industriale e di sicurezza nazionale; in Europa è un elemento di sovranità digitale e integrazione infrastrutturale; in Italia è vista come complemento strategico per supercalcolo, ricerca e applicazioni industriali.
Concludo con una domanda che guarda al passato con lo stupore di chi contempla le meravigliose potenzialità della scienza di oggi: potevamo noi prevedere tutto questo con gli strumenti della fisica teorica del ‘900?
Chiaramente il concetto di “quantum-safe” nella fisica quantistica del Novecento non esiste come tecnologia di sicurezza informatica, ma affonda le proprie radici nei limiti fondamentali imposti dalla natura, come il sopraccitato principio di indeterminazione di Heisenberg (Premio Nobel per la fisica nel 1932), l’equazione relativistica di Dirac (Premio Nobel per la fisica nel 1933) e la visione pionieristica di Feynman sulla simulazione dei sistemi (già Premio Nobel per la fisica nel 1965).
Werner Heisenberg formulò il principio di indeterminazione nel 1927, principio che stabilisce che non si possono conoscere con precisione infinita e simultanea posizione e momento di una particella, dichiarando dunque l’impossibilità intrinseca di “estrarre” un’informazione perfetta da un sistema senza perturbarlo, un concetto cardine della sicurezza basata sui quanti.
L’equazione del fisico Paul Dirac, formulata nel 1928, unisce invece meccanica quantistica e teoria della relatività ristretta di Einstein per descrivere il moto dei fermioni (particelle come gli elettroni) a velocità vicine a quelle della luce, introducendo lo spin e prevedendo l’esistenza dell’antimateria (particelle come i positroni).
Dimostrò, altresì, che lo stato del vuoto non è vuoto ma è un mare di energia, ponendo le basi per la protezione e la stabilità dei campi quantistici.
Infine, la celebre intuizione di Richard Feynman sulla simulazione dei sistemi, presentata nel 1981, stabilisce che i computer classici non possono simulare efficientemente la fisica quantistica, ed è necessario usare un computer basato sulle stesse leggi quantistiche.
Quanto all’Intelligenza Artificiale, essa trova nel ‘900 le sue basi teoriche nella fisica statistica, grazie a concetti come le reti neurali, il percettrone, ovvero il modello più semplice di rete neurale artificiale, e lo studio di sistemi complessi.
L’AI inoltre sfrutta oggi i modelli ispirati alla meccanica quantistica per analizzare enormi moli di dati o prevedere le vulnerabilità dei sistemi crittografici.
Il Novecento ci ha dunque aiutati moltissimo, mettendoci a disposizioni alcune tra le più brillanti menti della storia.
Ma come dimostrato in questo articolo, da allora l’uomo ha compiuto passi da gigante e molti altri a questi seguiranno, se è vero come è vero che il progresso della scienza è continuo, come ben ci ricorda Seneca nelle sue “Naturales quaestiones”, quando il filosofo afferma che le generazioni future capiranno certamente cose che noi oggi ignoriamo.
