Quando abbiamo cominciato a sperimentare sulla nostra pelle (e con le nostre tasche) i pericoli legati al cyber crime, la sicurezza informatica ha assunto maggiore concretezza e importanza. È risalita nelle scale di priorità di aziende e PA, ma è anche diventata comunemente popolare, raggiungendo i cittadini con tutta la terminologia che la caratterizza.
Uno dei più affascinanti è “crittografia”, che oggi sta diventando un concetto sempre più familiare per tutti. Probabilmente sono però ancora pochi coloro che immaginano i teoremi che sottendono a questa tecnica. Ci sono però ricercatori che continuano a provare a scoprirne e dimostrarne di nuovi. Formule, ipotesi, tentativi e successi, tutto per “capire a livello fondamentale quali sono le capacità crittografiche raggiungibili usando solo problemi matematici e quali sono i problemi matematici che permettono funzionalità come la crittografia a chiave pubblica e firma digitale, le primitive crittografiche più conosciute”. Lo spiega così Giulio Malavolta, assistant professor presso il Dipartimento di computer sciences dell’Università Bocconi.
Teoremi sulla crittografia nell’era quantistica
Durante il suo lavoro di ricerca, Malavolta ha scelto di occuparsi di “Code Obfuscation in a Quantum World” con il progetto “ObfusQation”. Una mission originale e attuale che gli è valsa una sovvenzione da 1,5 milioni di euro da parte dell’Unione Europea: l’European Research Council (ERC) Starting Grant.
Si definisce offuscamento del codice la pratica di rendere apposta i programmi più difficili da comprendere o da decodificare. Solitamente lo scopo è quello di proteggere la proprietà intellettuale o scoraggiare l’accesso non autorizzato, ma i criminali che lo sfruttano ne hanno ben altri. Malavolta lo definisce “il Santo Graal della crittografia” e spiega che “costruirne uno che fornisca garanzie matematiche di sicurezza riuscirebbe a ‘incapsulare’ le capacità della crittografia moderna”. Con il suo ambizioso lavoro di ricerca mira, infatti, a “una grande unificazione della crittografia moderna sotto l’ombrello dell’offuscamento dei codici”.
Il progetto premiato si focalizza sul contesto del quantum computing, una tecnologia che, come lui stesso spiega, “abilita nuove funzionalità crittografiche, ma anche nuovi attacchi”. Lo scopo è duplice, sia costruttivo che difensivo. In primis si vogliono creare degli strumenti per offuscare gli algoritmi quantistici, stabilendo se i programmi quantistici possano essere offuscati dagli algoritmi quantistici (Quantum-iO, o in breve QiO). Dal punto di vista difensivo, invece, l’intento è quello di sviluppare nuove tecniche di offuscamento in grado di resistere agli attacchi degli algoritmi quantistici, dopo aver verificato le condizioni di sicurezza degli schemi di offuscamento noti (non quantistici) alla luce dell’informatica quantistica.
Sfide matematiche e denaro quantistico: cosa aspettarsi da ObfusQation
Scopi e contesto appaiono quasi semplici dal punto di vista teorico. Il perseguirli, sempre conservando il punto di vista matematico (ma facendo anche i calcoli) rappresenta invece una sfida particolarmente complessa, anche perché ci si addentra in territori per lo più ignoti.
Un’area che Malavolta immagina sarà particolarmente impegnativa è quella della costruzione di uno schema di offuscamento dei codici quantistici. “È difficile capire anche solo di che oggetto si tratta. Rappresenta certamente uno dei punti più ambiziosi del progetto: è un concetto teorico complesso. A noi importa fare qualche progresso e capire meglio di che tipo di costruzione si tratta” spiega. E aggiunge un’altra sfida, quasi parimenti difficile: “la costruzione dell’offuscamento di codici classici in grado di resistere ad avversari quantistici in modo matematicamente provato”.
A Malavolta e al suo team aspettano 5 anni di lavoro che “da fuori” è difficile immaginare. Si tratta di ricerca di base, che non va a impattare direttamente su specifiche applicazioni. Ma c’è un ma. “Se in 50 anni si arriva a un’applicazione intelligente, l’offuscamento è in grado di rivoluzionare il mondo della scrittura di software. Soprattutto per quanto riguarda la protezione dei diritti del software, perché possano essere usati, ma senza abusi” spiega Malavolta.
Tra i tanti potenziali scenari frutto del lavoro di ricerca del suo team c’è anche quello in cui pagheremo utilizzando denaro quantistico. Un’ipotesi remota e non certa, un orizzonte a cui si sta iniziando a guardare con curiosità prudente, ben consapevoli del livello di progresso tecnologico necessario per raggiungerlo. “È un concetto decisamente nuovo e, per ora, lo si sta studiando a livello di ricerca di base. Alla base c’è l’idea di ottenere un analogo digitale della banconota, che dia però la garanzia di non poter essere duplicato”. Il quantum computing serve proprio a questo: la banconota digitale “tradizionale” può essere copiata e riutilizzata. Sfruttando invece i principi di meccanica quantistica, nello specifico il teorema della non clonazione quantistica (che asserisce che non è possibile duplicare esattamente uno stato quantistico sconosciuto a priori) si può ottenere denaro digitale sicuro.
Proprio il lavoro sull’offuscamento premiato dall’UE potrebbe contribuire alla ricerca in tal senso, a livello di primitive crittografiche potenzialmente funzionali allo scopo. In ogni caso, difficile che i prossimi anni pagheremo on line con questa tecnologia: servirebbero computer quantistici per utilizzarlo e quelli domestici non sono all’orizzonte. Resta un filone di ricerca interessante, dal punto di vista teorico, secondo Malavolta che ne immagina l’uso “da parte delle banche, al posto dei database classici. Diventerebbe una garanzia fisica di banconote non clonabili”.
Talenti quantistici rari e troppo “fisici”
Fisica, e soprattutto informatica e matematica. Il territorio in cui Malavolta si è addentrato intreccia diverse discipline che si arricchiscono a vicenda, scambiandosi vicendevolmente visioni e punti di vista. L’intersezione tra offuscamento e quantum computing è inoltre un’area ancora poco indagata, ma promettente e meritevole di fiducia, dato il premio ricevuto. Malavolta lo investirà interamente in risorse umane, per nutrire il team di ricerca con profili “post doc” in matematica e informatica teorica.
Anche trovare questo tipo di talenti, in Italia, non sarà immediato, ma il ricercatore si dice “cautamente ottimista” e fiducioso nell’ambiente che si respira nell’Università ospitante, la Bocconi. I salari offerti, competitivi a anche livello internazionale, sono secondo lui un fattore di attrazione importante, in tal senso. Sono poi essenziali in un Paese in cui le materie che Malavolta tratta sono poco oggetto di ricerca e di studio, a suo dire.
“Altri Paesi anche europei hanno grandi centri dedicati, noi le trascuriamo, soprattutto per quella che, a mio avviso, è una questione culturale. Non stiamo attribuendo loro la corretta importanza: serve una spinta iniziale che oggi non esiste. O meglio, esiste da parte della comunità fisica ma si tratta di un approccio molto diverso da quello matematico e informatico che noi cerchiamo. Eppure, il carattere multidisciplinare del nostro tipo di ricerca offrirebbe molte opportunità di fare nuove scoperte anche in Italia”.
