Quantum, le telco giocano la carta delle reti a prova di futuro

Gli operatori Tlc hanno gettato le basi tecniche per le reti a prova di quantum computing, ma la possibilità di fare ulteriori progressi in questa direzione dipenderà da una serie di fattori indipendenti dalle singole organizzazioni. Più nello specifico, a pesare saranno soprattutto i requisiti normativi, le tempistiche di sviluppo degli standard e l’innovazione e la maturità tecnologica espresse dall’intera filiera.

A sostenerlo è un approfondimento di Analysys Mason dedicato a uno scenario in rapida evoluzione. Si parla in particolare di soluzioni di rete a prova di computer quantistico (Quantum-Safe Networking, Qsn), su cui le telco stanno investendo per garantire la sicurezza futura delle proprie infrastrutture e lanciare nuove offerte di servizi.

Cos’è il Qsn: le due tecnologie di riferimento

Secondo Analysys Mason, gli operatori di telecomunicazioni stanno lavorando su due tecnologie Qsn: la crittografia post-quantistica (post-quantum cryptography, Pqc) e la distribuzione di chiavi quantistiche (quantum key distribution, Qkd).

La Pqc prevede l’impiego di algoritmi crittografici progettati per resistere agli attacchi dei computer quantistici. Si tratta di sostituire i classici algoritmi crittografici a chiave pubblica come Rsa ed Ecc, la cui sicurezza dipende da problemi matematici che i computer quantistici possono risolvere in modo efficiente.

D’altro canto, la Qkd utilizza i principi della meccanica quantistica per distribuire le chiavi di crittografia tra due parti in modo tale che qualsiasi tentativo di intercettazione sia, in linea di principio, rilevabile. Le chiavi quantistiche vengono trasmesse come singoli fotoni su fibra ottica.

Gli operatori più avanzati stanno anche implementando architetture ibride Qkd-Pqc che creano una protezione di sicurezza quantistica multilivello: la Pqc gestisce la protezione scalabile basata su algoritmi sull’intera rete, mentre la Qkd fornisce sicurezza basata sulla teoria dell’informazione per i collegamenti e i casi d’uso più sensibili.

Quali sono le implicazioni strategiche di Pqc e Qkd?

La la crittografia post-quantistica presenta vantaggi intrinseci in termini di scalabilità, poiché non richiede canali quantistici dedicati o implementazioni hardware specializzate. Ciò consente agli operatori di mitigare il rischio crittografico a lungo termine senza modifiche fondamentali alle architetture di rete. Per questo la Pqc è ampiamente considerata adatto a un’ampia implementazione nei servizi aziendali e per i consumatori.

La distribuzione di chiavi quantistiche ha il vantaggio di essere teoricamente sicura, dato che le sue proprietà derivano dalla meccanica quantistica piuttosto che dalla complessità computazionale (ovvero, la difficoltà di risolvere specifici problemi computazionali). Tuttavia, le implementazioni Qkd comportano investimenti hardware e costi di integrazione significativi. La tecnologia Qkd è inoltre ancora agli albori e richiede molta più ricerca e sviluppo per migliorarne le capacità, per esempio la portata di trasmissione dei qubit e l’interoperabilità di Qkd con i canali classici. Gli operatori che offrono questa tecnologia tendono a fornirla solo ai clienti premium, spesso in base a casi d’uso specifici, piuttosto che implementarla su larga scala.

Quali soluzioni Qsn sono disponibili per gli operatori di telecomunicazioni?

Le soluzioni Qsn presenti sul mercato comprendono componenti hardware e software, che devono lavorare in sinergia per dare vita a reti a prova di quantum. Sul piano dell’hardware si possono citare router e switch con supporto Pqc, dispositivi di crittografia come i moduli di sicurezza hardware che implementano algoritmi Pqc, dispositivi hardware Qkd installati presso endpoint e nodi intermedi, satelliti attrezzati per supportare la Qkd su lunghe distanze.

Rispetto al software, Analysys Mason ricorda invece le piattaforme che implementano e gestiscono algoritmi Pqc, i software di gestione delle chiavi per reti Qkd, strumenti di distinta base crittografica e software di scansione in grado di identificare l’utilizzo di algoritmi non Pqc nell’infrastruttura di un’organizzazione.

La configurazione della catena di fornitura Qsn

Analysys Mason sottolinea che attualmente l’ecosistema Qsn è altamente frammentato proprio a causa della diversità delle tecnologie sottostanti. I fornitori rientrano generalmente in quattro categorie: ci sono innanzitutto gli specialisti in tecnologie quantistiche, tra cui fornitori di hardware Qkd e provider di gestione delle chiavi quantistiche; a questi si aggiungono i fornitori di apparecchiature per reti ottiche, che integrano funzionalità Qsn in piattaforme di trasporto, routing e switching; seguono i fornitori di soluzioni di sicurezza informatica, che integrano Pqc in firewall, Vpn e sistemi di gestione della sicurezza; e infine ci sono i fornitori di servizi cloud e piattaforme, che consentono la connettività sicura per i computer quantistici in ambienti multi-cloud.

Una mappa globale delle implementazioni Qsn

L’adozione delle reti Qsn sta progredendo in tutte le principali aree geografiche, sebbene il livello di maturità dell’implementazione vari significativamente da regione a regione.

Nell’Asia-Pacifico, per esempio, la rete di comunicazione quantistica di China Telecom si estende su 16 grandi centri urbani, e il Piano d’azione 2030 del gruppo prevede la realizzazione di una rete nazionale di comunicazione quantistica integrata spazio-terra.

In Corea del Sud SK Telecom ha invece implementato soluzioni Qkd su 330 km di infrastruttura backbone 5G, insieme alla crittografia Pqc per le connessioni wireless e terminali.

A Singapore, la rete ibrida a sicurezza quantistica di Singtel integra Qkd e Pqc per fornire una soluzione di servizi gestiti flessibile per aziende e settori critici.

In Nord America AT&T si è concentrata sull’integrazione della tecnologia Pqc nel suo portfolio di Vpn aziendali e servizi di sicurezza gestiti, estendendo le funzionalità di sicurezza quantistica alla sua rete di pubblica sicurezza FirstNet, e Verizon ha completato le sperimentazioni Pqc sulla sua rete dorsale e sta contribuendo ai processi di standardizzazione Nist e Ietf. Telus si è posizionata come partner di telecomunicazioni canadese preferenziale di Photonic per i data center quantistici e le reti quantistiche crittografate.

Anche in Europa c’è fermento: BT è passata dalle sperimentazioni Qkd supportate dal governo al lancio commerciale di una Vpn a sicurezza quantistica nel dicembre 2023, sviluppata in collaborazione con Arqit e Fortinet, mentre Colt ha completato quella che ha definito una sperimentazione transatlantica Pqc senza precedenti a livello mondiale, trasmettendo traffico a 100 Gbit/s da Londra a New York tramite il cavo sottomarino Grace Hopper di Google.

Deutsche Telekom d’altra parte è a capo del programma EuroQci dell’Ue e ha dimostrato la trasmissione di fotoni entangled su 30 km di fibra ottica metropolitana. A sua volta, Vodafone Uk sta integrando la tecnologia Pqc nel suo servizio Secure Net rivolto ai consumatori. Il gruppo ha inoltre co-fondato la Gsma Post-Quantum Telco Network Taskforce con Ibm.

La sperimentazione di FiberCop a Torino

E in Italia? FiberCop ha realizzato, nell’Innovation Hub di Torino, un setup dimostrativo in cui i dispositivi Qkd forniti da ThinkQuantum (nata come spinoff dell’Università di Padova e oggi tra le aziende leader nel settore della crittografia quantistica), l’edge cloud e l’intelligenza artificiale lavorano in un’unica architettura integrata.

Il sistema corre su due strade parallele: una dedicata solo ai fotoni che generano le chiavi crittografiche di sicurezza, l’altra ai dati veri e propri, che viaggiano sempre cifrati sulla rete in fibra ottica. La sperimentazione Qkd non si ferma alla sicurezza quantistica: il sistema integra logiche Software Defined Networking, grazie alle quali il controllo dei dispositivi Qkd non è più statico, ma affidato a un software che monitora i collegamenti, raccoglie metriche operative e orchestra la rete in modo centralizzato. Arrivati al nodo edge cloud, i dati vengono decifrati e analizzati dall’AI, che elabora in tempo reale il flusso video proveniente dalle telecamere dell’ambiente industriale, ad esempio contando le persone presenti in un’area o segnalando anomalie, con i risultati mostrati su pannelli di controllo dedicati.

Il passo successivo è un collegamento quantum-safe tra le sedi torinesi di Lancia e Reiss Romoli: le informazioni raccolte dai sensori IoT del sito di Torino Lancia viaggeranno protette verso l’edge cloud di Reiss Romoli, dove l’AI le analizzerà per ottimizzare consumi, efficienza e sicurezza.

L’unione fa la rete: le principali partnership attivate

Trattandosi di un tema di frontiera, gli operatori stanno collaborando con i fornitori dell’ecosistema Qsn per accelerare l’innovazione e l’implementazione. Diverse telco hanno fatto un ulteriore passo avanti investendo in partecipazioni azionarie con partner tecnologici chiave. Ciò, rimarca Analysys Mason, consente loro di garantire una maggiore integrazione e un maggiore controllo della catena di fornitura, il che a sua volta offre loro un’influenza a lungo termine sulla roadmap delle reti quantistiche.

La già citata SK Telecom ha per esempio investito 65 milioni di dollari in ID Quantique nel 2018. Questa partecipazione azionaria ha dato vita a una relazione di co-sviluppo che ha supportato la maggior parte dell’implementazione di Qkd da parte di SK Telecom da allora.

Telus Global Ventures ha invece acquisito una partecipazione azionaria diretta in Photonic nell’ambito di un round di finanziamento da 180 milioni di dollari canadesi, trasformando quello che era iniziato come un accordo di accesso alla rete in un vero e proprio investimento strategico. L’accordo posiziona Telus come partner di telecomunicazioni canadese preferenziale di Photonic per i data center quantistici e le reti quantistiche crittografate.

China Telecom ha infine acquisito una partecipazione azionaria del 21,86% in QuantumCTek nel marzo 2024. Ciò ha rafforzato la sua integrazione con i principali istituti di ricerca quantistica cinesi e le ha permesso di assicurarsi il controllo diretto sulla propria catena di fornitura di hardware quantistico.