How quantum physics can make encryption stronger | Vikram Sharma

Traduttore: Gabriella Patricola Revisore: Alessandra Tadiotto

Recently, we've seen the effects of cyber attacks on the business world.

Di recente, abbiamo visto gli effetti dei cyber-attacchi nel mondo degli affari.

Data breaches at companies like JP Morgan, Yahoo, Home Depot and Target

Furti di dati ai danni di JP Morgan, Yahoo, Home Depot e Target

have caused losses of hundreds of millions

hanno causato perdite per centinaia di milioni di dollari

and in some cases, billions of dollars.

e in alcuni casi miliardi di dollari.

It wouldn't take many large attacks to ravage the world economy.

Non servirebbero molti attacchi estesi per danneggiare l'economia mondiale.

And the public sector has not been immune, either.

Anche il settore pubblico non ne è stato immune.

In 2012 to 2014,

Tra il 2012 e il 2014,

there was a significant data breach at the US Office of Personnel Management.

si è verificato un furto di dati

dagli uffici della Pubblica Amministrazione.

Security clearance and fingerprint data was compromised,

Sono stati compromessi dati sulla sicurezza e, impronte digitali

affecting 22 million employees.

e questo ha riguardato 22 milioni di impiegati.

And you may have heard of the attempt by state-sponsored hackers

Avrete sentito degli hacker al soldo dello stato

to use stolen data to influence election outcomes in a number of countries.

che usano dati rubati per manipolare le elezioni in alcuni paesi.

Two recent examples are the compromise of a large amount of data

Due esempi sono la compromissione di una grande quantità di dati

from the Bundestag, the national Parliament of Germany,

dal Bundestang, il Parlamento della Repubblica Democratica Tedesca

and the theft of emails from the US Democratic National Committee.

e, negli Stati Uniti, il furto di email al Comitato Nazionale Democratico.

The cyber threat is now affecting our democratic processes.

Ora le minacce riguardano la democrazia stessa.

And it's likely to get worse.

Probabilmente andrà ancora peggio.

As computer technology is becoming more powerful,

Con lo sviluppo della tecnologia,

the systems we use to protect our data are becoming more vulnerable.

i sistemi attuali per la protezione dei dati sono più vulnerabili.

Adding to the concern is a new type of computing technology,

Si aggiunge a questo scenario un nuovo tipo di tecnologia,

called quantum computing,

chiamata criptografia quantica,

which leverages microscopic properties of nature

che applica le proprietà fisiche delle microparticelle

to deliver unimaginable increases in computational power.

per portare ad un impensabile aumento della potenza di calcolo.

It's so powerful that it will crack many of the encryption systems

Con facilità può decifrare molti dei sistemi di crittografia

that we use today.

in uso oggi.

So is the situation hopeless?

Non c'è speranza?

Should we start packing our digital survival gear

Ci liberiamo dei nostri ingranaggi di sopravvivenza digitale

and prepare for an upcoming data apocalypse?

e aspettiamo l'imminente Apocalisse dei dati?

I would say, not yet.

Non ancora.

Quantum computing is still in the labs,

La criptografia quantica è ancora sperimentale

and it will take a few years until it's put to practical applications.

e ci vorranno alcuni anni prima di poterla applicare.

More important,

Ancora piü importante,

there have been major breakthroughs in the field of encryption.

sono già accaduti alcuni incidenti nel campo della crittografia.

For me, this is a particularly exciting time

Questo è un momento molto entusiasmante

in the history of secure communications.

nella storia della sicurezza dei dati.

About 15 years ago,

Circa 15 anni fa,

when I learned of our new-found ability

quando ho appreso di questa nuova capacità

to create quantum effects that don't exist in nature,

di creare effetti quantici che non esistono in natura,

I was excited.

ero entusiasta.

The idea of applying the fundamental laws of physics

Applicare fondamentali leggi della fisica

to make encryption stronger

per rendere più forte la crittografia

really intrigued me.

mi incuriosiva parecchio.

Today, a select groups of companies and labs around the world, including mine,

Oggi laboratori selezionati in tutto il mondo, incluso il mio,

are maturing this technology for practical applications.

stanno sviluppando questa tecnologia per applicazioni pratiche.

That's right.

Proprio così.

We are now preparing to fight quantum with quantum.

Ci stiamo preparando alla sfida Quanti Vs Quanti.

So how does this all work?

Come funziona?

Well, first, let's take a quick tour of the world of encryption.

Consideriamo in breve la crittografia.

For that, you'll need a briefcase,

Avete bisogno di una borsa 24 ore,

some important documents that you want to send your friend, James Bond,

documenti importanti da spedire all'amico James Bond,

and a lock to keep it all safe.

e un meccanismo di blocco per mantenerli al sicuro.

Because the documents are top secret, we're going to use an advanced briefcase.

Siccome sono documenti secretati, useremo una tecnologia avanzata.

It has a special combination lock

Ha una speciale combinazione

which, when closed,

che permette, se chiusa,

converts all the text in the documents to random numbers.

di convertire il testo in numeri casuali.

So you put your documents inside, close the lock --

Mettete i documenti, chiudete il meccanismo --

at which point in time the documents get converted to random numbers --

i documenti all'interno sono convertiti in numeri casuali --

and you send the briefcase to James.

spedite la valigetta a James.

While it's on its way, you call him to give him the code.

Mentre è in corso la spedizione, lo chiamate per dargli il codice.

When he gets the briefcase, he enters the code,

Quando prende la borsa, inserisce il codice,

the documents get unscrambled, and voilà,

riguadagna la documentazione, e voilà,

you've just sent an encoded message to James Bond.

avete appena inviato un messaggio in codice a James Bond.

(Laughter)

(Risate)

A fun example, but it does illustrate three things important for encryption.

Esempio divertente, ma illustra tre importanti aspetti della crittografia.

The code -- we call this an encryption key.

Il codice -- lo chiamiamo chiave di crittografia.

You can think of it as a password.

Immaginatelo come una password.

The call to James to give him the code for the combination lock.

La telefonata a James per dargli la combinazione del lucchetto

We call this key exchange.

La chiamiamo chiave di cifratura/decifratura.

This is how you ensure

Questo per assicurarsi

you get the encryption key securely to the right place.

che la chiave di crittografia giunga al destinatario giusto.

And the lock, which encodes and decodes the document.

Il lucchetto, che codifica o decodifica il documento.

We call this an encryption algorithm.

Lo definiamo un algoritmo di crittografia.

Using the key, it encodes the text in the documents

Usando la chiave, si converte il testo

to random numbers.

in numeri casuali.

A good algorithm will encode in such a way

Un buon algoritmo convertirà i dati in modo tale

that without the key it's very difficult to unscramble.

che senza conoscere la chiave sarà molto difficile guadagnare il testo.

What makes encryption so important

L'aspetto importante della crittografia

is that if someone were to capture the briefcase and cut it open

è che, se qualcuno ruba la valigetta e forza l'apertura

without the encryption key and the encryption algorithm,

senza la chiave di cifratura e l'algoritmo di crittografia,

they wouldn't be able to read the documents.

non potrà leggere i documenti.

They would look like nothing more than a bunch of random numbers.

Saranno soltanto un insieme di numeri casuali.

Most security systems rely on a secure method for key exchange

I sistemi di sicurezza si affidano a sistemi di cifratura

to communicate the encryption key to the right place.

per comunicare la chiave di crittografia al giusto destinatario.

However, rapid increases in computational power

Il rapido sviluppo della potenza computazionale

are putting at risk a number of the key exchange methods we have today.

sta mettendo a rischio alcuni dei metodi di cifratura in uso.

Consider one of the very widely used systems today -- RSA.

Considerate ad esempio uno dei sistemi più usati, l'RSA.

When it was invented, in 1977,

Alla data della sua invenzione, nel 1977,

it was estimated that it would take 40 quadrillion years

venne stimato che ci sarebbero voluti 40 quadrilioni di anni,

to break a 426-bit RSA key.

per decifrare la chiave RSA a 426 bit.

In 1994, just 17 years later,

Nel 1994, appena 17 anni dopo,

the code was broken.

il codice venne decifrato.

As computers have become more and more powerful,

Così come i computer diventano sempre più potenti,

we've had to use larger and larger codes.

allo stesso modo i codici devono essere molto più estesi.

Today we routinely use 2048 or 4096 bits.

Allo stato attuale, siamo nell'ordine di 2.048 o 4.096 bit.

As you can see, code makers and breakers are engaged in an ongoing battle

Come sapete, crittografi e craker viaggiano in corsia di sorpasso

to outwit each other.

per superarsi l'un l'altro in astuzia.

And when quantum computers arrive in the next 10 to 15 years,

Con l'arrivo dei computer quantici nei prossimi 10 o 15 anni,

they will even more rapidly crack the complex mathematics

riusciranno ancora più rapidamente a fare breccia nella matematica complessa

that underlies many of our encryption systems today.

sottostante a molti dei sistemi di crittografia odierni.

Indeed, the quantum computer is likely to turn our present security castle

Il computer quantico renderà il nostro castello fortificato

into a mere house of cards.

in una fragile casa di carte.

We have to find a way to defend our castle.

Dobbiamo trovare un modo per difendere il nostro castello.

There's been a growing body of research in recent years

Ricerche recenti

looking at using quantum effects to make encryption stronger.

studiano effetti quantici per rendere più sicura la crittografia.

And there have been some exciting breakthroughs.

Ci sono alcune importanti novità.

Remember those three things important for encryption --

Ricordate i tre principali aspetti della crittografia --

high-quality keys, secure key exchange and a strong algorithm?

chiavi di alta qualità e sicure, un buon algoritmo?

Well, advances in science and engineering

Il progresso scientifico e dell'ingegneria,

are putting two of those three elements at risk.

stanno mettendo due di questi tre elementi a rischio.

First of all, those keys.

Innanzi tutto, le chiavi.

Random numbers are the foundational building blocks of encryption keys.

Numeri casuali sono la base dei blocchi di dati delle chiavi di crittografia.

But today, they're not truly random.

Ma oggi, non sono del tutto casuali.

Currently, we construct encryption keys

Attualmente ricaviamo chiavi di crittografia

from sequences of random numbers generated from software,

da sequenze di numeri casuali generate da software,

so-called pseudo-random numbers.

cosiddetti numeri pseudo-casuali.

Numbers generated by a program or a mathematical recipe

Numeri generati da un programma o da una sequenza matematica

will have some, perhaps subtle, pattern to them.

avranno alcuni, forse sottostanti, campionamenti.

The less random the numbers are,

Meno casuali sono i numeri,

or in scientific terms, the less entropy they contain,

o in termini scientifici, meno entropia c'è all'interno,

the easier they are to predict.

più saranno facili da prevedere.

Recently, several casinos have been victims of a creative attack.

Di recente, numerosi casinò hanno subito un attacco originale.

The output of slot machines was recorded over a period of time

I risultati delle slot machine sono stati monitorati per un periodo

and then analyzed.

e dopo analizzati.

This allowed the cyber criminals

Questo ha permesso alla cyber-criminalità

to reverse engineer the pseudo-random number generator

di capovolgere l'architettura del generatore dei numeri pseudo-casuali

behind the spinning wheels.

a monte del meccanismo di rotazione.

And allowed them, with high accuracy, to predict the spins of the wheels,

Ha permesso, con molta accuratezza, di predire i risultati della rotazione,

enabling them to make big financial gains.

facendo vincere somme notevoli.

Similar risks apply to encryption keys.

Gli stessi rischi si possono applicare alle chiavi di crittografia.

So having a true random number generator is essential for secure encryption.

Un generatore di numeri casuali è essenziale per una crittografia sicura.

For years, researchers have been looking at building true random number generators.

Per anni, i ricercatori si sono dedicati ai generatori di numeri casuali.

But most designs to date are either not random enough,

Ma molte architetture di dati non sono né sufficientemente casuali,

fast enough or aren't easily repeatable.

né abbastanza veloci, né facilmente replicabili.

But the quantum world is truly random.

Ma il mondo dei quanti è autenticamente casuale.

So it makes sense to take advantage of this intrinsic randomness.

Quindi ha senso trarre vantaggio da questa casualità intrinseca.

I dispositivi che misurano gli effetti quantici

Devices that can measure quantum effects

can produce an endless stream of random numbers at high speed.

possono produrre una stringa infinita di numeri casuali a velocità elevate.

Foiling all those would-be casino criminals.

Riuscirebbero a sventare gli attacchi di quei possibili criminali dei casinò.

A select group of universities and companies around the world

Un gruppo selezionato di università e aziende di tutto il mondo

are focused on building true random number generators.

si dedica alla costruzione di generatori di veri numeri casuali.

At my company, our quantum random number generator

Nella mia azienda, il nostro generatore di numeri casuali quantici,

started life on a two meter by one meter optic table.

ha preso vita su una tabella a fibre ottiche larga due metri per uno.

We were then able to reduce it to a server-size box.

Siamo riusciti a ridurla alle dimensioni di un server.

Today, it's miniaturized into a PCI card that plugs into a standard computer.

Oggi, è una PC card per computer standard.

This is the world's fastest true random number generator.

Vi presento il generatore di numeri casuali più veloce al mondo.

It measures quantum effects to produce a billion random numbers per second.

Misura gli effetti quantici per produrre un bilione di numeri casuali al secondo.

And it's in use today to improve security

Viene usato per migliorare la sicurezza

at cloud providers, banks and government agencies

di cloud provider, banche e agenzie governative

around the world.

in tutto il mondo.

(Applause)

(Applausi)

But even with a true random number generator,

Ma anche con un vero generatore di numeri casuali,

we've still got the second big cyber threat:

abbiamo ancora la seconda grande minaccia:

the problem of secure key exchange.

il problema di chiavi sicure di cifratura/decifratura.

Current key exchange techniques will not stand up to a quantum computer.

Le tecniche attuali non si opporranno ad un computer quantico.

The quantum solution to this problem

La soluzione quantica a questo problema

is called quantum key distribution or QKD,

è chiamata probabilità della distribuzione statistica della chiave quantica o QKD,

which leverages a fundamental, counterintuitive characteristic

che applica una caratteristica di base e controintuitiva

of quantum mechanics.

della meccanica quantistica.

The very act of looking at a quantum particle changes it.

L'atto stesso di osservare una particella quantica fa cambiare il suo moto.

Let me give you an example of how this works.

Vi illustro con un esempio come questo avviene.

Consider again exchanging the code for the lock with James Bond.

Supponete di decifrare il codice a James Bond.

Except this time, instead of a call to give James the code,

Questa volta, invece di chiamarlo per dargli il codice,

we're going to use quantum effects on a laser to carry the code

useremo gli effetti quantici di un laser per trasportare il codice

and send it over standard optic fiber to James.

e lo invieremo attraverso le fibre ottiche standard.

We assume that Dr. No is trying to hack the exchange.

Supponiamo che il Dottor No stia provando a decifrare il codice.

Luckily, Dr. No's attempt to intercept the quantum keys while in transit

Per fortuna, il tentativo di intercettare la chiave quantica in transito

will leave fingerprints that James and you can detect.

lascerà delle impronte digitali che possono essere rilevate.

This allows those intercepted keys to be discarded.

Si potranno così scartare le chiavi intercettate.

The keys which are then retained

Le chiavi rimaste

can be used to provide very strong data protection.

saranno usate per fornire una protezione dei dati molto efficace.

And because the security is based on the fundamental laws of physics,

Poiché la sicurezza si basa sulle fondamentali leggi della fisica,

a quantum computer, or indeed any future supercomputer

un computer quantico, o qualsiasi computer futuro

will not be able to break it.

non sarà in grado di infrangerlo.

My team and I are collaborating with leading universities

Insieme al mio team collaboro con le più importanti università

and the defense sector

e il settore della difesa

to mature this exciting technology

per sviluppare questa entusiasmante tecnologia

into the next generation of security products.

in una nuova generazione di prodotti per la sicurezza.

The internet of things is heralding a hyperconnected era

L'internet degli oggetti avrà una nuova era di connessioni

with 25 to 30 billion connected devices forecast by 2020.

con 25-30 miliardi di dispositivi connessi previsti al 2020.

For the correct functioning of our society in an IoT world,

Per un funzionamento corretto della società in un mondo IoT,

trust in the systems that support these connected devices is vital.

la fiducia nel sistema che supporta questi dispositivi connessi è vitale.

Stiamo scommettendo su una tecnologia essenziale nel fornire questa fiducia,

We're betting that quantum technologies will be essential in providing this trust,

enabling us to fully benefit from the amazing innovations

permettendoci di beneficiare delle sorprendenti innovazioni

that are going to so enrich our lives.

che arricchiranno davvero le nostre vite.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)