Traduzione italiana di "QSig: exploring opportunities in quantum cryptography
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QSig: esplorare le opportunità della crittografia quantistica
Un nuovo evento che riunisce accademici e ricercatori di spicco per costruire una comprensione condivisa in una nuova era dell’informatica
Il 26 gennaio 2024, l’Università di Edimburgo ospiterà QSig, un nuovo evento di ricerca che riunirà accademici ed esperti del settore per esplorare un campo emozionante e in via di sviluppo dell’informatica. L’evento, a cui parteciperanno, tra gli altri, lo scienziato capo di IOG Aggelos Kiayias e Justin Drake della Fondazione Ethereum, si concentrerà sulle applicazioni dell’informatica quantistica alla crittografia, alla scienza della blockchain e alla tecnologia finanziaria. QSig si ispira alle recenti scoperte di nuove primitive crittografiche rese possibili proprio dalle tecnologie quantistiche. Tra le altre interessanti applicazioni, queste affrontano sfide di lunga data nella progettazione e nella sicurezza delle blockchain.
L’informatica quantistica è stata inizialmente riconosciuta come una scienza per lo studio di sistemi quantistici complessi attraverso la simulazione. L’idea era che i computer quantistici avrebbero supportato una scienza della simulazione quantistica, simile alla teoria e alla pratica di grande successo della simulazione classica (cioè non quantistica). Tuttavia, un’inaspettata scoperta di Peter Shor nel 1994 ha stabilito che la computazione quantistica - quando sarà finalmente realizzata - fornirà una straordinaria leva per i problemi computazionali puramente classici derivanti dalla teoria dei numeri. Una conseguenza ben nota è che i computer quantistici scalabili romperanno molti dei nostri attuali cavalli di battaglia crittografici, come la crittografia RSA e le firme DSA.
Un ricco filone di ricerca
La ricerca degli ultimi decenni ha rivelato una relazione ancora più ricca tra calcolo quantistico e crittografia rispetto a questi primi risultati. Una raffica di recenti sviluppi nel campo dei protocolli potenziati dai quanti ha suggerito nuovi ed entusiasmanti modi in cui le tecnologie finanziarie possono potenzialmente beneficiare della tecnologia quantistica.
In particolare, ora sappiamo che esistono primitive crittografiche naturali che sono semplicemente impossibili da costruire nell’ambiente classico, ma che sono spettacolarmente abilitate dall’informatica quantistica. Tra queste vi sono schemi di distribuzione quantistica delle chiavi perfettamente sicuri, tecniche di crittografia che consentono a un destinatario di “dimostrare di aver cancellato un testo cifrato” e schemi di firma one-shot con chiavi private “autodistruttive”. L’elemento essenziale di questi nuovi meccanismi è un aspetto poco intuitivo ma fondamentale della fisica quantistica, che afferma che, in generale, gli stati quantistici non possono essere duplicati. A un livello più astratto, questo “teorema di non clonazione” esprime una differenza sorprendente tra l’informazione classica e quella quantistica. L’atto diretto di copiare l’informazione, che è banale nel contesto classico, è proibito dalle leggi fisiche fondamentali che governano gli stati quantistici.
Per evidenziare la rilevanza di questi nuovi strumenti crittografici nel contesto della scienza delle blockchain, torniamo al terzo esempio sopra elencato: gli schemi di firma “one-shot”. In linea di principio, questi schemi di firma quantistica affrontano in modo completo la minaccia ben studiata degli attacchi a lungo raggio nelle blockchain proof-of-stake con un notevole dispositivo algoritmico. Ogni atto di firma di un messaggio distrugge la chiave (quantistica) utilizzata per generare la firma (classica), generando contemporaneamente una nuova chiave (quantistica) per firmare il messaggio successivo. Inoltre, mentre la nuova chiave può essere utilizzata per una firma futura, non può essere usata per recuperare le vecchie chiavi. I lettori riconosceranno che si tratta di una realizzazione ideale della nozione classica di “sicurezza a termine”, che richiede un’evoluzione periodica delle chiavi (classiche) con il requisito esplicito che le chiavi scadute vengano cancellate. Ciò garantisce che i vecchi messaggi non possano essere rivisti e firmati anche se le chiavi future vengono rivelate. In questo senso, le firme “one-shot” sfruttano la teoria dell’informazione quantistica per produrre firme sicure per il futuro che non richiedono alcuna ipotesi di cancellazione aggiuntiva.
Esplorazione e ottimizzazione
La promessa di questo nuovo genere di strumenti crittografici è complicata dall’imprevedibile tempistica di sviluppo di sistemi di calcolo e comunicazione quantistici robusti e scalabili. Nonostante gli impressionanti progressi ingegneristici, possiamo prevedere che i dispositivi quantistici disponibili a breve termine presenteranno delicati compromessi in termini di dimensioni della memoria, lunghezza del calcolo, tempi di memorizzazione e precisione. Queste considerazioni richiedono un’ulteriore dimensione di esplorazione e ottimizzazione da parte delle nuove costruzioni crittografiche. In particolare, le preoccupazioni relative all’efficienza, in particolare quelle legate agli aspetti computazionali che richiedono dispositivi quantistici, giocheranno probabilmente un ruolo maggiore nel determinare la fattibilità pratica. Da questo punto di vista, le firme one-shot hanno un’altra caratteristica notevole: mentre la firma e la memorizzazione delle chiavi richiedono un computer quantistico, le firme stesse sono messaggi puramente classici verificabili con mezzi puramente classici.
Per concludere, QSig esplorerà la potenza della crittografia dell’era quantistica, le prospettive e le sfide poste dai dispositivi quantistici a medio termine e la loro diretta rilevanza per la scienza della blockchain e la tecnologia finanziaria. L’obiettivo? Contribuire alla ricerca futura che risolverà le questioni ancora aperte prima che le tecnologie finanziarie potenziate dai quanti diventino realtà.
L’evento QSig (sponsorizzato da Input Output, Cardano Foundation ed Ethereum Foundation) si terrà il 26 gennaio 2024. Per saperne di più sull’evento, potete anche guardare questo recente video di Charles Hoskinson.