Cinque strade maestre conducono verso le nuove frontiere della Rete. Dal Quantum alla luce fino al 6G il futuro si sta già scrivendo oggi.
È sera tardi il 29 ottobre del 1969 all’Università di Los Angeles. Sono le 22.30 quando il giovane ricercatore Charles Kline, diede il via a un esperimento destinato a cambiare il corso della storia delle telecomunicazioni: inviare un messaggio a più di 500 km di distanza. Un semplice comando, una sola parola: “Login”. Il primo tentativo fallì e ad essere recapitate furono solo alcune lettere, ma mezz’ora dopo l’intera parola raggiunse i terminali dello Stanford Research Institute.
Dall’allora rete Arpanet (creata per scopi militari) all’odierno internet, il percorso che ha portato alla rivoluzione della rete è stato lungo, tortuoso, ricco di piccoli e grandi successi. Una storia scientifica in continua evoluzione che impone ora una suggestiva domanda: come sarà la rete del futuro? Ecco le principali (ma non esclusive) frontiere di ricerca aperte.
Il Quantum Internet
L’internet quantistico si basa sul quantum computing, una nuova modalità di elaborare l’informazione in cui al posto dei bit classici (che hanno due stati 1 o 0) abbiamo i qubit che possono trovarsi anche in una infinità di altri stati ottenuti dalla sovrapposizione degli stati 0 e 1. «Più precisamente un qubit può trovarsi, nello stesso istante, sia nello stato 0 quanto nello stato 1», spiega Luciano Lenzini, docente di Ingegneria Informatica dell’Università di Pisa, uno dei padri italiani di internet, avendo collegato il 30 aprile 1986 il nostro paese alla rete, grazie agli studi del CNUCE – Cnr di Pisa.
I qubit hanno anche la caratteristica dell’entanglement, che fa sì che lo stato di ciascuno di loro sia intimamente legato a quello dell’altro. «Così un’azione (per esempio una misura) effettuata su uno dei due qubit produce un effetto istantaneo sull’altro, indipendentemente dalla loro distanza geografica e senza la propagazione di alcun segnale», sottolinea Lenzini. «Questa caratteristica è alla base del cosiddetto teleporting, che consente di trasferire lo stato dei qubit tra due computer anche in assenza di un canale di comunicazione quantistico che li collega direttamente. La vera magia sta nel fatto che lo stato del qubit scompare dal lato mittente per comparire dal lato del destinatario».
Anche nel campo della cybersecurity, l’internet quantistico potrebbe rappresentare una rivoluzione. Il perché ce lo spiega il Prof. Piero Castoldi, Docente di Telecomunicazioni all’Università Sant’Anna di Pisa. «Tra emittente e ricevente nell’internet quantistico ci si scambia la chiave crittografica con tecniche quantistiche tali che se l’informazione è intercettata viene alterata o distrutta». Ve lo ricordate l’esempio del gatto di Schrödinger? «Immaginiamo di inviare un pacco con all’interno un gatto che per le leggi della fisica quantistica potrebbe avere gli stati di vivo o morto sovrapposti – ci dice Castoldi – Se qualcuno intercetta il pacco, il gatto “scappa” e l’informazione (nel nostro esempio paradossale il gatto, nella realtà la chiave crittografica) non è più utilizzabile». Scacco matto ai cybercriminali.
Internet attraverso la Luce
Un altro campo di ricerca sul futuro della rete è quello che prevede lo scambio di informazione attraverso la luce. «Qui in pratica in fibra ottica si trasmettono i bit che possono avere valore 0 (spento, assenza di impulsi luminosi) o 1 (accesso, presenza di impulsi luminosi)», spiega a Changes sempre il Prof. Piero Castoldi. «Questo tipo di trasmissione può avvenire negli spazi liberi attraverso un trasmettitore LED e un dispositivo ricevente fotodiodo che riceve la luce e rileva la presenza o l’assenza di impulso luminoso e quindi riceve il valore 0 o 1 di quel bit». Ovviamente le sequenze dei due stati sono infinite, impercettibili all’occhio umano e possono essere colte solo dal fotodiodo che elabora l’informazione trasmessa la quale può essere un insieme di dati, voce, musica, video, e così via.
La trasmissione dell’informazione attraverso la luce è oggetto di un crescente interesse di ricerca. Si parla infatti di tecnologia LiFi (Light Fidelity) come destinata a superare il WiFi, con una maggiore grandezza di banda e una velocità di trasmissione dati superiore.
Internet Satellitare
La trasmissione satellitare sfrutta una connessione wireless che mette in comunicazione un impianto (anche domestico) con un satellite che invia il segnale ad una stazione terrestre. È molto utile per accedere ad internet stabilmente in zone prive di rete infrastrutturale terrestre o affette da digital divide. «Inizialmente – sottolinea il Prof. Castoldi – l’internet satellitare era molto usata per le comunicazione transoceaniche, ma poi il suo utilizzo è stato affiancato e superato dalla trasmissione in fibra ottica anche su vaste distanze. Oggi è soprattutto usata per servizi di geolocalizzazione (si pensi agli usi dei gps anche commerciali) e per scopi militari».
La rete 5G
La rivoluzione della quinta generazione di connessione mobile è in corso e la sua commercializzazione è iniziata anche in italia nel 2020. I suoi benefici principali sono visibili in termini di velocità di trasmissione dei dati e in termini di riduzione della latenza. Dal punto di vista della velocità si raggiungono i 20 Gbps, 10 volte il 4G. La latenza di rete, ovvero il ritardo che intercorre tra l’invio di una informazione (input) e la sua risposta (output), è stimata da 1 a 4 millisecondi, contro i 10-50 millisecondi del 4G. La rete 5G abilita l’internet of things, ovvero la capacità di connettere tra loro gli oggetti (pensiamo agli strumenti di domotica, dell’industria 4.0 o della mobilità elettrica o a guida autonoma).
La rete 6 G
L’appuntamento con questo nuovo standard è fissato al 2030, 10 anni dopo la piena commercializzazione del 5G. Secondo le prime indicazioni di ricerca, le reti 6G saranno dieci volte più veloci delle 5G, con la capacità di supportare la trasmissione di 1 Terabit per secondo.
Grazie allo sviluppo dell’intelligenza artificiale e di un machine learning che sarà pervasivo, si parla della rete 6G come in grado di farci entrare nel mondo dell’Internet of Everything che metterà in connessione persone, dati, processi e cose. Una grande rete, insomma, onnicomprensiva.
