Tra gli sviluppi emersi nel Forum NATO CA2X2 Modelling & Simulation[1] c'è l'area delle applicazioni "dual use" nelle tecnologie quantistiche per le telecomunicazioni, nei radar, nella Cybersecurity e nelle azioni intraprese dalla EU per lo sviluppo della “European Quantum Communication Infrastracture” che vengono riassunte in una intervista di Giancarlo Capozzoli, Analista e Consigliere Strategico e Ufficiale della Marina Militare, all’ing Giovanni Gasbarrone, Vice Presidente ANUTEI.

[1]     NATO CA2X2 M&S COE: NATO Computer CA2X2 (Assisted Analysis, Exercise, Experimentation) Forum, organized by the NATO Modelling and Simulation Centre of Excellence. Conferenza NATO CA2X2 Forum Modelling & Simulation ( 3-5 ottobre 2023 ). https://www.mscoe.org/ca2x2-forum-2023-wednesday-4-october/

Foto di gruppo con i partecipanti alla conferenza

Quali novità sono emerse nel panorama tecnologico in ottica dual use per le telecomunicazioni?

Le tecnologie digitali stanno diventando uno strumento fondamentale ed essenziale per garantire la sovranità dei Paesi.

Lo sviluppo di infrastrutture di telecomunicazioni quantistiche verso il 6G su base europea è una delle chiavi per garantire la sovranità europea nelle tecnologie e nei sistemi critici in tutti i settori verticali e nelle industrie militari. Per questo obiettivo strategico e vitale per la sopravvivenza europea, l’UE ha avviato un primo programma di ricerca di 240 milioni di euro per il 6G, sperando così di mantenere la sovranità tecnologica, dopo il 5G, anche nel 6G. Il 6G con l’intelligenza artificiale e le tecnologie quantistiche rappresentano una rivoluzione nelle operazioni militari che cambierà nel futuro il modo di operare sul campo di battaglia, dalla sicurezza informatica alle comunicazioni tattiche, nelle strategie operative e di guerra elettronica basata sempre più su modelli “digital twins”[1] (1) e simulazione dei teatri operativi. Sui temi della simulazione dei teatri operativi si è tenuta dal 3 al 5 ottobre a Roma la conferenza NATO M&S COE, a cui ho contribuito con presentazioni nelle sessioni EG Emerging technologies CA2X2 Forum 2023 – Wednesday 4 October - NATO Modelling & Simulation Centre of Excellence (mscoe.org)

[1]     Digital Twins: gemelli digitali - Un gemello digitale è un modello virtuale di un sistema reale

 

Quali di queste tecnologie dual use possono interessare il settore militare?

5G e 6G e quantum computing.

Le tecnologie quantistiche sono tecnologie “dual use” e quindi interessano sia la difesa che l’industria della sicurezza informatica cyber. Un ruolo fondamentale in questo nuovo scenario è l’iperconnettività oltre il 5G per abilitare l’accesso a computer quantistici con l’utilizzo di comunicazioni quantistiche che non possono essere soggette ad attacchi hacker e quindi impediscono l’intercettazione delle informazioni tipiche dei sistemi attuali (man in the middle: intercetta le comunicazioni interponendosi nel mezzo). Oggi lo sono le infrastrutture critiche europee, le telecomunicazioni ed il cloud che presentano elevate vulnerabilità agli attacchi informatici. Gli attuali progressi nel supercalcolo e l'avvento dell'informatica quantistica potrebbero presto insidiare i moderni sistemi di crittografia, minacciando la sicurezza dei dati trasmessi e l'accesso sicuro al cloud da remoto con le attuali infrastrutture.

Un ruolo fondamentale in questo nuovo scenario in ambito militare è l’iperconnettività che abilita la digitalizzazione del campo di battaglia in cui tutti gli elementi militari sono collegati grazie a tecnologie ad alta velocità e bassa latenza.

L'approccio “dual use” del Dipartimento della Difesa statunitense descritto nel comunicato stampa «Oltre il 5G e il 6G – programmi di ricerca» si inserisce in questo scenario:

«Tre nuovi progetti per il programma Innovate Beyond 5G del DOD”  DOD Department of Defence

2 agosto 2022 | Three New Projects for DOD's Innovate Beyond 5G Program > U.S. Department of Defense > Release

The DoD has a vital interest in advancing 5G-to-NextG wireless technologies and concept demonstrations,” said Dr. Sumit Roy, IB5G Program Director. “These efforts represent our continuing investments via public and private sector collaboration on research & development for critical Beyond 5G technology enablers necessary to realize high performance, secure, and resilient network operations for the future warfighter».

Esistono altre applicazioni quantistiche nei sistemi di comunicazione e nei radar?

Assolutamente.

I recenti sistemi RADAR e le antenne 5G e 6G hanno principi di funzionamento contigui se non addirittura sovrapponibili per taluni aspetti che consentono di sviluppare soluzioni in ottica dual use sia civile che militare. La convergenza tra radar e telecomunicazioni, si intravede infatti già nell’impiego di antenne a scansione elettronica che per le trasmissioni 5G e 6G utilizzano "antenne intelligenti" MIMO - Multiple Input Multiple Output. Nel futuro si inizia ad intravedere l’evoluzione verso il radar quantistico mentre la rivoluzione “quantistica” nel 6G e l’introduzione della Cognitive Radio si potrà attuare grazie ai computer quantistici che consentono già ora nel 5G la pianificazione ottimale delle frequenze e della copertura cellulare. L’intelligenza artificiale sarà sia locale che distribuita grazie ad architetture di fog computing e capacità di quantum computing. Ma non solo, le comunicazioni quantistiche interessano anche i sistemi radar. Il radar quantistico è un dispositivo che utilizza i “fotoni entangled”, cioè legati tra loro inestricabilmente. Versioni sperimentali sono in fase di implementazione nei laboratori del Canada, in Cina e in Europa. Il radar quantistico è per ora in fase prototipale o in una primissima fase sperimentale e si basa sul principio dell’entanglement quantistico basato sulle correlazioni quantistiche a distanza e che consentono di aumentare la sensibilità di rilevamento del bersaglio. Tuttavia la realizzazione di un prototipo di radar quantistico funzionante non è ancora all’orizzonte, ma è al centro dell’interesse in alcuni paesi[1].

L’evoluzione delle comunicazioni quantistiche interessano anche quelle delle tecnologie 6G?

I computer quantistici eseguono calcoli matematici grazie al Qbit[2]. L'informatica quantistica farà sostenere lo sviluppo di servizi innovativi, e uno dei nuovi ambiti di ricerca è quello della sinergia del computer quantistico con l’intelligenza artificiale (AI).

Il dominio dell'intelligenza artificiale è una realtà e pertanto molte applicazioni verranno implementate con l’intelligenza artificiale per supportare le comunicazioni wireless di prossima generazione come il 6G.

Infatti uno dei settori che trae maggiore profitto dalle tecnologie di intelligenza artificiale è quello delle comunicazioni wireless, poiché l’intelligenza artificiale è incorporata sia negli smartphones che nei nodi nelle architetture per il controllo sia dei servizi che delle risorse di rete.

La rete 6G gestirà miliardi di dispositivi, grazie al calcolo quantistico e alle piattaforme di intelligenza artificiale. Il prossimo decennio vedrà il 6G connettere miliardi di dispositivi, sensori e dispositivi in uno scenario in cui robot e droni genereranno Zettabytes[3] di informazione digitale. Il 6G migliorerà le applicazioni 5G con requisiti più rigorosi, come ad esempio telepresenza olografica e comunicazione immersiva e soddisferanno parametri ancora più severi rispetto al 5G. A partire dal 2030, potremmo assistere all’avvento dell’era in cui si diffonderà l’uso della robotica personale che interagirà con le piattaforme di Intelligenza Artificiale di prossima generazione grazie ai sistemi offerti dalla connettività della rete 6G.

Il 6G offrirà un'offerta completa di connettività wireless quasi istantanea e senza restrizioni grazie alla cognitive radio[4].

Oggi circa il 40% delle tecnologie nel 6G (IPR, chipset) sono di piena proprietà della Cina: ciò significa che la Cina rappresenta il 40% delle domande di brevetti ICT del 6G.

Le tecnologie quantistiche oltre che nell’informatica e nelle telecomunicazioni toccano altri settori vitali per la sovranità tecnologica dell’Europa?

Il costo degli attacchi cyber alle infrastrutture raddoppia ogni pochi anni e si prevede una crescente necessità di sviluppare nuove applicazioni dirompenti nel settore della crittografia per la sicurezza informatica. Infatti non solo le transazioni finanziarie, ma anche le infrastrutture pubbliche di telecomunicazioni e le comunicazioni della difesa possono essere protette con “tecnologie quantistiche”: questo grazie alla distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD) e all'intelligenza artificiale;

La risposta a queste sfide geopolitiche e tecnologiche è nella strategia dell'UE che si basa sull'infrastruttura EuroQCI (Quantum Comunication Infrastructure ) in corso di realizzazione che Integrerà la crittografia quantistica negli attuali  sistemi e nelle infrastrutture di telecomunicazioni già implementate, potenziandole con un livello superiore di sicurezza basato su tecnologie quantistiche.[5]

L'infrastruttura EuroQCI ha un’architettura che è già basata su un segmento terrestre di telecomunicazione in fibra ottica con reti che collegano i nodi ICT strategici a livello sia nazionale che europeo. Il segmento spaziale fornirà ulteriori collegamenti per reti di comunicazione quantistica nazionali e in tutta l’UE.

Alla base di queste infrastrutture per il controllo ed il mantenimento della sicurezza delle informazioni è necessario prevedere la “Distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD - Quantum Key Distribution)”

A differenza della crittografia convenzionale, la comunicazione quantistica è considerata inattaccabile e pertanto il futuro del trasferimento sicuro delle informazioni per banche, reti elettriche e altri settori. Il nucleo della comunicazione quantistica è la distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD), che utilizza gli stati quantistici di particelle, ad es. fotoni, per formare una stringa di zeri e uno, mentre eventuali intercettazioni tra il mittente e il destinatario cambieranno questa stringa o chiave e verranno notati immediatamente – il sistema della Chiave distribuzione quantistica (QKD) è un metodo di comunicazione sicuro che implementa un protocollo crittografico che coinvolgono elementi della meccanica quantistica.

Consente infatti alle due parti che comunicano di produrre una chiave segreta casuale condivisa e nota solo a loro, che può quindi essere utilizzata per crittografare e decrittografare i messaggi

L’implementazione della rete di distribuzione delle chiavi quantistiche impedirà gli attacchi informatici ai dati sensibili delle infrastrutture critiche integrando sistemi quantistici QKD nelle telecomunicazioni esistenti e nelle infrastrutture cloud, fornendo un ulteriore livello di sicurezza (over the top) e lasciando inalterato i livelli di rete esistenti.[6]

Sono stati già messi a disposizione dalla EU, un primo pacchetto di 20 milioni di euro nell’ambito di progetti finanziati europei per sviluppare, a livello nazionale, sistemi e reti per poter sperimentare tecnologie di comunicazione quantistica, con l’obiettivo di integrarle con la comunicazione esistente a sostegno dell’infrastruttura europea di comunicazione quantistica (EuroQCI).[7]

A livello di attività di standardizzazione tutti gli organismi interessati hanno rilasciato standards di riferimento per l’industria delle telecomunicazioni.[8]

Bibliografia

 

[1]     http://www.anutei.it/index.php/attivita-anutei/eventi/levoluzione-quantistica-nel-futuro-dello-sviluppo-delle-telecomunicazioni-e-nei-radar

[2]     I qubit sono la più piccola unità di calcolo elementare della computazione quantistica, che possono assumere due stati contemporaneamente e avere stati intermedi

[3]     Dopo il terabyte, seguono per ordine di grandezza altre unità di misura ufficiali, decisamente meno utilizzate e conosciute: petabyte, exabyte e zettabyte.

[4]     Una cognitive radio è una radio che può essere programmata e configurata dinamicamente per utilizzare i migliori canali nelle sue vicinanze per evitare interferenze e congestioni dell'utente. Tale radio rileva automaticamente i canali disponibili, quindi modifica di conseguenza i suoi parametri di trasmissione o ricezione

[5]     https://digital-strategy.ec.europa.eu/it/policies/european-quantum-communication-infrastructure-euroqci

[6]     https://www.itu.int/dms_pub/itu-t/opb/tut/T-TUT-QKD-2020-1-PDF-E.pdf

[7]     https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/policies/european-quantum-communication-infrastructure-euroqci

[8]     Attività di standardizzazione:

- ITU-T Focus Group on Quantum Information Technology for Networks (FG-QIT4N)   https://www.itu.int/en/ITUT/focusgroups/qit4n/Pages/default.aspx

- IETF Quantum Internet Research Group (qirg) https://datatracker.ietf.org/group/qirg/about/

- ETSI - Quantum Safe Cryptography https://www.etsi.org/technologies/quantum-key-distribution

- GSMA IG Work-item on Quantum Technologies and Services https://www.gsma.com

Servizio video RAI TG2 sulla conferenza: 

Fonte pubblica:

https://www.mscoe.org/military-academia-and-industry-discuss-digital-transformation-at-centre-of-excellences-annual-event-2/

 

(da NVS-TCV 1/2024)