La casualità assoluta, quella che non segue alcun ordine deterministico, è un fenomeno tanto affascinante quanto sfuggente. Nella vita quotidiana siamo abituati a considerare molti eventi come “casuali”, ma in realtà gran parte di ciò che percepiamo come imprevedibile può essere ricondotto a cause precise. Tuttavia, in alcuni settori chiave come la crittografia, la sicurezza dei dati e la simulazione scientifica, l’esigenza di vera casualità non può essere soddisfatta da numeri pseudocasuali generati da algoritmi.
È qui che entra in gioco la meccanica quantistica.
Dove nasce la vera casualità: la schiuma quantistica
Secondo la teoria quantistica dei campi, anche il vuoto assoluto non è mai veramente vuoto. Al suo interno, particelle virtuali (coppie di particelle e antiparticelle) emergono e scompaiono costantemente, in un processo spontaneo e realmente imprevedibile, noto come fluttuazione quantistica del vuoto. Questo fenomeno, coerente con il principio di indeterminazione di Heisenberg, rappresenta una delle fonti più autentiche di randomness naturale nel nostro universo.
Queste fluttuazioni casuali sono diventate oggetto di interesse per i ricercatori che cercano di sfruttarle per generare numeri casuali quantistici (QRNG).
Un chip europeo per generare 100 Gbit/s di numeri veramente casuali
Un team internazionale di ricercatori provenienti da Belgio, Danimarca e Italia ha presentato sulla rivista PRX Quantum una nuova piattaforma in grado di generare 100 gigabit di dati casuali al secondo, sfruttando l’apparizione spontanea di particelle virtuali.
Il sistema si basa su un rilevatore omodino integrato su chip, una soluzione compatta e innovativa, capace di misurare variazioni sottilissime nella luce laser causate dalla schiuma quantistica. La vera svolta tecnologica risiede nella capacità del dispositivo di filtrare le interferenze ambientali, migliorando sensibilità e precisione nella rilevazione di segnali quantistici reali.
Perché la vera casualità è cruciale per la crittografia moderna
La crittografia – la base della sicurezza informatica – si fonda in gran parte sulla generazione di chiavi segrete che devono essere impossibili da prevedere. Gli algoritmi tradizionali usano generatori pseudocasuali, che, per quanto avanzati, non sono completamente imprevedibili per chi possiede abbastanza potenza di calcolo.
Con l’avvento del quantum computing, si fa sempre più pressante il rischio che i sistemi di sicurezza convenzionali vengano violati. È per questo che l’uso di numeri quantistici casuali, realmente imprevedibili e non replicabili, sta diventando una necessità per garantire la sicurezza digitale nel futuro.
Organizzazioni come il NIST negli Stati Uniti e l’ENISA in Europa stanno da anni promuovendo la ricerca in post-quantum cryptography, e la disponibilità di QRNG ad alte prestazioni potrebbe costituire un elemento fondamentale di questi nuovi sistemi.
Quali applicazioni può avere questo sviluppo?
Oltre alla crittografia, i numeri casuali quantistici possono essere utilizzati per:
- Simulazioni scientifiche e modellazione stocastica;
- Giochi d’azzardo online (dove la trasparenza dell’aleatorietà è fondamentale);
- Intelligenza artificiale, per evitare bias nella generazione di scenari o training data;
- Sistemi di autenticazione e firma digitale.
Anche se gli scienziati non possono ancora prevedere quando questa tecnologia verrà adottata su larga scala, è chiaro che le basi sono state gettate per un salto generazionale nella sicurezza dei dati.
