Crittografia quantistica: il protocollo BB84

La crittologia è una disciplina composta da crittografia e crittoanalisi, che si occupano rispettivamente dei metodi per criptare i messaggi e di quelli per svelarne il significato senza avere accesso alla chiavi per decifrarli. Questi due aspetti sono in lotta da quando esiste il bisogno di comunicare messaggi segreti a pochi destinatari autorizzati, rendendo necessaria la ricerca di metodi sempre più sicuri per poter comunicare. Finora in crittografia classica l’unico cifrario perfettamente sicuro è quello di Vernam, che prevede che la chiave sia usa e getta (per questo motivo è chiamato One Time Pad), che sia lunga quanto il messaggio e che gli utenti comunichino attraverso un canale sicuro. Oggi lo sviluppo della crittografia quantistica sembra mettere fine a questa lotta, almeno dal punto di vista concettuale, rendendo possibile la cifratura dei messaggi in modo tale che nessun crittoanalista possa decodificarli. Il principio alla base è quello di indeterminazione di Heisenberg, che sostiene l’impossibilità di ottenere simultaneamente e con precisione assoluta, alcune particolari coppie di caratteristiche di un oggetto quantistico. Questo principio permette la realizzazione di un cifrario del tipo One Time Pad, ma senza il problema dello scambio delle chiavi su un canale sicuro. Utilizzando una chiave quantistica, si evita l’intercettazione della stessa senza che le parti in gioco se ne accorgano, perché in tal caso ne verrebbero modificate le caratteristiche introducendo degli errori casuali e rilevabili in modo certo. Il primo protocollo quantistico, realizzato nel 1984 da Bennet e Brassard, risolve l’aspetto teorico della creazione di una chiave attraverso l’utilizzo dei fotoni con una determinata polarizzazione, ovvero la direzione dell’oscillazione durante la propagazione. L’obiettivo di questa tesi è analizzare gli aspetti teorici del protocollo BB84, l’implementazione e la sicurezza rispetto a un semplice attacco.