Malta blinda i fili digitali: SQUIRE porta i codici LDPC nelle reti quantistiche

I codici di correzione degli errori proteggono i fili digitali invisibili che tengono unito il nostro mondo — dai messaggi che volano da un quartiere all’altro ai segnali sparati verso le stelle. Ogni bit conta: ed è qui che la matematica entra in scena per evitare che ciò che scriviamo arrivi distorto, perso… o peggio, manipolato.

Ogni giorno, senza nemmeno pensarci, pretendiamo che i sistemi digitali funzionino alla perfezione. Ma gli errori di trasmissione sono sempre in agguato: che si tratti di una telefonata, di un film in streaming o di una sonda che invia immagini dalla profondità dello spazio.

Per garantire che il messaggio arrivi integro, utilizziamo uno strumento matematico ingegnoso: i grafi. Un grafo può ricordare il classico diagramma visto a scuola, con nodi collegati da linee. Qui, però, i nodi rappresentano pezzi d’informazione e le linee indicano le regole che li legano tra loro.

Un metodo potentissimo basato su questa idea è un codice chiamato Low-Density Parity-Check (LDPC), capace di rilevare e correggere gli errori. Pensatelo come una rilettura accurata: anche se alcune lettere sono confuse, spesso si può indovinare la parola giusta perché le altre forniscono indizi sufficienti.

I codici LDPC funzionano allo stesso modo, con nodi di ‘verifica’ nel grafo che controllano se il messaggio segue i modelli attesi. Se qualcosa non torna, il sistema risale all’origine e corregge gli errori. Questi codici sono così efficaci da essere ovunque: dal Wi-Fi alle reti 5G, dai collegamenti satellitari alle sonde interplanetarie, dove i segnali devono attraversare ambienti ostili senza perdere nemmeno un bit.

I messaggi quantistici sono come sussurri, facilmente soffocati dal rumore di fondo, e, come tutti i messaggi digitali, basta un singolo errore per rovinarli.

La stessa sfida — trasmettere informazioni fragili in un ambiente rumoroso — si presenta anche nella prossima frontiera: le reti quantistiche. Questa tecnologia promette una sicurezza con garanzie incondizionate, cruciale con l’arrivo dei computer quantistici. Molti esperti avvertono che queste macchine potrebbero presto diventare abbastanza potenti da spezzare numerosi sistemi di cifratura su cui oggi facciamo affidamento.

I messaggi quantistici sono come sussurri, facilmente coperti dal brusio, e, come tutte le comunicazioni digitali, un singolo errore può comprometterli. I codici LDPC agiscono come un ascoltatore attento, ricomponendo l’intenzione originale affinché due interlocutori possano condividere una “chiave segreta”, la base della cifratura che protegge dati sensibili in settori come difesa, sanità e finanza.

Alla University of Malta, il progetto SQUIRE studia come rendere questi schemi di correzione degli errori abbastanza efficienti da funzionare nei sistemi del mondo reale. L’obiettivo è assicurare che, anche in un futuro in cui i computer quantistici minacciano la cifratura di oggi, i fili digitali invisibili che legano il nostro mondo restino sicuri — dai messaggi che inviamo in città a quelli che lanciamo verso le stelle.

Il progetto SQUIRE è finanziato da Xjenza Malta e dalla Malta Digital Innovation Authority, attraverso il programma “R&I Thematic Programmes: Digital Technologies Programme”.

Christian Galea e Roberto Salazar sono ricercatori postdoc alla University of Malta all’interno del Quantum Communications Research Group guidato da Johann A. Briffa.

Photo of the week

Nuvole che scivolano sulle cime vulcaniche del Kelimutu National Park, dove tre laghi di cratere brillano in sfumature irreali di turchese. In alto sopra l’isola di Flores, l’Indonesia rivela uno dei suoi spettacoli più ultraterreni.

DID YOU KNOW?

• Se ogni zombie mordesse una nuova persona al giorno, partendo da uno solo, in 34 giorni il mondo intero sarebbe zombificato.
• Le spie americane vengono addestrate a stare in piedi con posture diverse perché il modo in cui si curvano o si appoggiano può tradirle.
• Per impedire che la polvere lunare entri nelle attrezzature, gli scienziati hanno in programma di fonderla con enormi lenti per costruire “strade lunari”.
• Nuove ricerche in Australia mostrano che l’allattamento al seno può aumentare la quantità di cellule immunitarie nel seno, riducendo il rischio di cancro al seno.

Per altre curiosità: www.um.edu.mt/think.

Sound Bites

• Un team di scienziati ha sviluppato un test per la sindrome da fatica cronica. Il test legge minuscoli schemi nel DNA che rivelano la firma biologica della malattia. Per milioni di persone che hanno affrontato dubbi e diagnosi sbagliate, è una svolta che finalmente convalida la loro esperienza e potrebbe aiutare anche nella diagnosi del long COVID.
• Chi soffre di malattie gengivali può presentare livelli più elevati di danni alla sostanza bianca cerebrale, rileva un nuovo studio. I ricercatori hanno osservato che i partecipanti con problemi gengivali avevano significativamente più iperintensità della sostanza bianca, anche tenendo conto di altri fattori di rischio. I risultati suggeriscono che l’infiammazione orale cronica potrebbe influenzare sottilmente il cervello, soprattutto negli anziani. Servono ulteriori ricerche, ma mantenere le gengive in salute potrebbe proteggere anche la mente.

Per altri soundbite, ascolta Radio Mocha ogni sabato alle 7.30 su Radju Malta e il lunedì successivo alle 21 su Radju Malta 2 https://www.fb.com/RadioMochaMalta/.

Christian Galea
Roberto Salazar

Fonte: Roberto Salazar
Foto: Malthe Zimakoff