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Abstract: La sicurezza nelle comunicazioni è una risorsa strategica per molti aspetti della società moderna: dalla garanzia della corretta esecuzione delle transazioni commerciali e finanziarie, all’autenticazione degli interlocutori negli interventi di emergenza o nelle comunicazioni diplomatiche, alla tutela della privacy nelle comunicazioni dei cittadini.
Negli ultimi anni è emerso che gli standard attuali delle comunicazioni sicure non sono sufficienti, come mostrato dalle massicce violazioni della riservatezza dei contenuti e dal controllo generalizzato dello scambio di dati e metadati.
Data la trasversalità del problema, diversi aspetti delle comunicazioni sicure sono di interesse nei settori H2020, tra le quali ICT e secure societies.
Questa proposta ha come obiettivo quello di sviluppare la sinergia italiana nelle nuove tecnologie per le comunicazioni sicure basate sui principi della Meccanica Quantistica e di fornire una piattaforma che permetta di collegare in modo sicuro utenti connessi da fibre ottiche con altri in grado di effettuare collegamenti satellitari.
La visione è quella di realizzare per la prima volta uno sforzo che valorizzi specifiche competenze e risultati di frontiera italiani e che formi la traccia di sviluppo della comunicazione quantistica (in particolare della Quantum Key Distribution –QKD‐) per settori diversi della società, industria e governo italiani.
In sintesi, nel progetto figurano due macro‐attività:
– la definizione e la dimostrazione dei processi di comunicazione sicura basati sulla meccanica quantistica lungo canali spaziali, in fibra e la loro interconnessione;
– lo sviluppo e qualificazione delle tecnologie innovative necessarie per lo sviluppo/miglioramento di queste comunicazioni quantistiche sicure.
Nella prima macro‐attività sono comprese le attività di progettazione e realizzazione di una piattaforma QKD in fibra, di una spaziale e della loro connessione per garantire operatività intermodale.
Relativamente alla parte di comunicazione sicura per il canale spaziale, i ricercatori italiani hanno realizzato la prima dimostrazione della comunicazione quantistica nello spazio, utilizzando dei satelliti dotati di retroriflettori. In questo progetto si punterà a sviluppare questa tematica e ad indicare le linee di sviluppo future, che includano satelliti attivi.
Inoltre in questa prima macro‐attività è anche compreso lo sviluppo dell’infrastruttura metrologica per la caratterizzazione dei dispositivi a singolo fotone dei sistemi per la QKD; lo sviluppo di tale infrastruttura rappresenta un aspetto fondamentale per la standardizzazione e quindi per il successo commerciale dei sistemi QKD.
Nella seconda macro‐attività figurano invece attività di investigazione, sviluppo di nuovi componenti e dispositivi a singolo fotone per la QKD di prossima generazione, ma anche l’esplorazione di approcci tecnologici innovativi. In particolare, ci si occuperà dello sviluppo di innovativi rivelatori a singolo fotone basati sia sulla tecnologia dei superconduttori che dei semiconduttori, e sulla realizzazione di sorgenti a singolo fotone. Si studieranno inoltre la comunicazione quantistica in regioni spettrali inconsuete e le relative tecniche di conversione di frequenza, nonché schemi alternativi di codifica dell’informazione quantistica e le relative sorgenti e rivelatori.
La capacità di caratterizzazione metrologica sviluppata nella prima macro‐attività verrà sfruttata anche nell’ambito di questa seconda macro‐attività per valutare le prestazioni dei nuovi dispositivi a singolo fotone realizzati.

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Risultati scientifici:
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