Lo studio presentato alla QCrypt in Cina, la più importante conferenza del settore
Tra i tanti talenti sangiovannesi in giro per il mondo c’è il giovane Giovanni Scala, ricercatore di Fisica presso il Politecnico di Bari che ha pubblicato un importante risultato nell’ambito delle tecnologie insieme ad altri colleghi dell’Università di York, Vienna, Danzica e Buenos Aires.
Lo studio dal titolo “Self-testing tilted strategies for maximal loophole-free nonlocality”, pubblicato sulla rivista “Nature quantum journal”, ha focalizzato l’attenzione sulla crittografia quantistica indipendente dal dispositivo per superare le inefficienze dei rilevatori.
In altre parole il team di ricercatori ha realizzato uno studio che dimostra come sia possibile certificare il comportamento quantistico di dispositivi senza conoscerne i dettagli costruttivi, semplicemente misurando il grado di non località attraverso le disuguaglianze di Bell. Ciò permetterà anche all’utente non esperto di Fisica Teorica di verificare se un dato dispositivo, venduto come quantistico, si comporti veramente secondo la meccanica quantistica.
Questo risultato è uno dei tanti contributi per il consorzio europeo Quantum Secure Network Partnership (QSNP) ed è stato presentato alla conferenza più importante di Crittografia Quantistica QCrypt a Sanya (Cina).
La sua ricerca si concentra sui principi fondamentali della teoria quantistica e sulle loro applicazioni all’informazione quantistica ma l’ambizioso intento del nostro giovane ricercatore è – come ama dire scherzosamente lui stesso – di “quantizzare” le intuizioni nate già ai tempi della scuola superiore.
Crittografia, fisica quantistica, fotoni… possono spaventare i non addetti ai lavori, ma il dottor Giovanni Scala prova a descrivere lo studio in maniera semplice.
«La mia intenzione – spiega il ricercatore sangiovannese – non è riempire un articolo con paroloni sconosciuti ai più, mi rendo conto che non tutti masticano la fisica quantistica tutti i giorni. Tuttavia ho trovato piuttosto interessante far conoscere alla gente il fascino delle leggi della Natura.
Con la continua evoluzione delle minacce digitali, la sicurezza delle nostre comunicazioni, in un’epoca caratterizzata da rapidi progressi nell’intelligenza artificiale, non è mai stata così urgente. La soluzione più promettente oggi conosciuta risiede nella crittografia quantistica Device-Independent (DI), un approccio potente in grado di garantire la sicurezza senza dover necessariamente affidarsi all’integrità ai dispositivi stessi.
Tuttavia, rendere questa tecnologia commercialmente sostenibile si scontra con un ostacolo significativo: l’inevitabile presenza di “perdite” dovute a rivelatori imperfetti nei sistemi di comunicazione quantistica.
La recente pubblicazione del Politecnico di Danzica in collaborazione con i partner QSNP del Politecnico di Bari, rappresenta un passo avanti nel superare questa sfida.
Il problema principale affrontato da questa ricerca è stato identificare le strategie ottimali che massimizzassero il comportamento quantistico – ovvero, la violazione efficace di una disuguaglianza di Bell – in presenza di queste inevitabili perdite.
Una disuguaglianza di Bell è un’espressione matematica utilizzata per valutare la non località, un fenomeno che non può essere spiegato dalla fisica classica. È proprio questo principio fondamentale della natura a garantire la sicurezza, non un protocollo computazionale, come avviene con gli attuali sistemi di crittografia.
Questo lavoro segna uno dei primi passi fondamentali verso soluzioni crittografiche che siano fondamentalmente quantistiche, o meglio, “non locali”. Rendendo la crittografia quantistica DI sempre più accessibile e robusta, la ricerca contribuisce a salvaguardare la privacy delle comunicazioni da avversari sempre più sofisticati, inclusi quelli che potrebbero anch’essi sfruttare la meccanica quantistica per migliorare ulteriormente l’intelligenza artificiale con attacchi hacker quantistici»
A lui i complimenti della nostra Redazione con l’augurio di una luminosa carriera accademica.
Giovanni Scala, classe1993, si è diplomato presso l’istituto tecnico “Luigi Di Maggio” di San Giovanni Rotondo e ha sempre mantenuto un legame forte con la sua città e con l’ambiente che lo ha visto muovere i primi passi nella curiosità scientifica.
Attualmente svolge il ruolo di ricercatore del Politecnico di Bari e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
Specializzato in informazione quantistica e ottica quantistica, la sua attività di ricerca si concentra sull’applicazione di tecniche di ottimizzazione e teoremi di impossibilità (no-go) a problemi fondamentali della fisica, in particolare nella derivazione di limiti inferiori entropici per la crittografia quantistica e nello studio rigoroso degli aspetti fondazionali della teoria quantistica, come la teoria dell’intreccio (entanglement) e le disuguaglianze di Bell.
Gli interessi scientifici del dott. Scala includono anche la metrologia quantistica, l’interazione luce-materia nella QED e l’interferometria di secondo ordine, con pubblicazioni che trattano gli aspetti non classici delle relazioni di indeterminazione e la derivazione di Hamiltoniani d’interazione per sistemi quantistici estesi.
Ha conseguito il dottorato di ricerca in Fisica Teorica presso l’Università di Bari nel 2021, e ha successivamente svolto attività di ricerca post-dottorale presso l’Università di Varsavia e il Centro Internazionale per la Teoria delle Tecnologie Quantistiche (ICTQT) di Danzica. È stato inoltre professore visitatore presso la Nicolaus Copernicus University di Toruń e il QUTE Quantum Center di Bratislava.
