Un contratto da 4,8 milioni di euro nell’ambito della missione satellitare SAGA, una stazione ottica di terra trasportabile e un progetto europeo dedicato all’evoluzione dei sistemi QKD. Le attività avviate tra il 2025 e il 2026 descrivono la traiettoria di ThinkQuantum, azienda italiana che punta a integrare comunicazioni quantistiche terrestri e collegamenti spaziali.
ThinkQuantum sviluppa sistemi per la distribuzione quantistica delle chiavi, generatori quantistici di numeri casuali e tecnologie per la gestione di reti ottiche in fibra, free-space e satellitari. L’obiettivo è fornire componenti per infrastrutture nelle quali le chiavi crittografiche possano essere generate, distribuite e utilizzate in modo coordinato.
La società è stata costituita il 13 maggio 2021 come spin-off dell’Università di Padova, con il coinvolgimento di Officina Stellare e di ricercatori provenienti dal gruppo QuantumFuture dell’ateneo. Fra i fondatori figurano Paolo Villoresi e Giuseppe Vallone, entrambi professori dell’Università di Padova e attivi da anni nell’ottica e nelle comunicazioni quantistiche.
Officina Stellare, specializzata in strumentazione opto-meccanica per applicazioni terrestri e spaziali, controlla ThinkQuantum con il 50,5%. Villoresi è presidente della società, Simone Capeleto è CEO e Vallone ricopre il ruolo di CTO.
Indice degli argomenti
QUKY e la distribuzione quantistica delle chiavi
Il prodotto principale di ThinkQuantum è QUKY, piattaforma di Quantum Key Distribution composta da un trasmettitore, QUKY-TX, e da un ricevitore, QUKY-RX. Il sistema impiega un protocollo BB84 efficiente a tre stati con decoy state e codifica della polarizzazione. Può essere configurato per collegamenti in fibra o attraverso lo spazio libero.
La QKD consente ai due estremi di stabilire una chiave condivisa e di stimare, attraverso il tasso di errore e le procedure di sicurezza previste dal protocollo, l’eventuale informazione acquisita da un intercettatore. Un’interferenza sul canale quantistico può aumentare gli errori in modo statisticamente rilevabile. Anche rumore, attenuazione e imperfezioni degli apparati incidono però sul segnale, rendendo necessaria una valutazione complessiva delle condizioni del collegamento.
Dopo la trasmissione quantistica, i due estremi eseguono autenticazione, correzione degli errori e privacy amplification. Le chiavi così ottenute vengono consegnate ai normali apparati di cifratura. La QKD protegge quindi la fase di generazione e distribuzione del materiale crittografico, ma non cifra direttamente il traffico e non sostituisce gli altri controlli di sicurezza.
ThinkQuantum dichiara per la configurazione standard una secret key rate tipica di 2,2 kbit/s con una perdita di canale di 13 dB. La perdita massima indicata è di 20 dB, equivalente a circa 100 chilometri assumendo un’attenuazione uniforme di 0,2 dB per chilometro. Per la configurazione premium il produttore riporta 24 dB e circa 120 chilometri.
Si tratta di valori tipici dichiarati dall’azienda, soggetti secondo la documentazione tecnica a una variabilità del 10%. Le prestazioni di una rete reale dipendono dalla fibra, dai connettori, dalle giunzioni, dagli elementi passivi, dal rumore e dai rivelatori utilizzati. L’equivalenza tra perdita e distanza non può quindi essere applicata automaticamente a ogni infrastruttura.
Sincronizzazione e gestione delle reti
Fra le tecnologie integrate in QUKY figura Qubit4Sync, sistema che ricava la sincronizzazione dai qubit trasmessi e non richiede un canale dedicato o una seconda fibra per questa funzione. La piattaforma può inoltre essere configurata con rivelatori SPAD o SNSPD e prevede, su richiesta, la coesistenza fra segnali quantistici e traffico convenzionale sulla stessa fibra.
La consegna delle chiavi ai cifratori utilizza interfacce compatibili con ETSI GS QKD 004 ed ETSI GS QKD 014. QUKY comprende anche funzioni per la gestione delle chiavi e può essere inserito in configurazioni punto-punto, ad anello, a stella o basate su nodi fidati.
ThinkQuantum associa ai sistemi QKD un Key Management System e funzionalità di Software Defined Networking. Il primo conserva e distribuisce le chiavi alle applicazioni autorizzate; il secondo consente di controllare collegamenti, nodi e commutatori ottici attraverso un piano di gestione programmabile. Queste componenti servono a trasformare una coppia di apparati in una rete capace di servire più utenti e adattare i collegamenti alla domanda di chiavi.
THIKE e i numeri casuali quantistici
Il secondo asse del portafoglio è THIKE, piattaforma per la generazione quantistica di numeri casuali. La crittografia richiede valori imprevedibili per produrre chiavi, nonce e altri parametri. Una sorgente di entropia debole può compromettere anche algoritmi matematicamente robusti.
THIKE utilizza una sorgente quantistica basata su uno schema eterodina ed esegue in hardware l’estrazione dei bit casuali. ThinkQuantum indica una sorgente interna da 2 Gbit/s e un flusso, dopo il post-processing, di 330 Mbit/s. Il dispositivo controlla inoltre alcuni parametri interni per valutare la quantità di entropia disponibile.
Il produttore definisce lo schema source-device-independent: la dimostrazione di sicurezza riduce la fiducia richiesta nelle caratteristiche della sorgente quantistica. Ciò non significa che l’intero dispositivo sia completamente device-independent, né elimina la necessità di verificare hardware, implementazione, estrattore e condizioni operative.
Un QRNG svolge una funzione diversa dalla QKD. Può alimentare sistemi QKD, ma anche moduli crittografici, applicazioni software e infrastrutture tradizionali che richiedono numeri casuali di qualità elevata.
La QKD satellitare e il problema della distanza
Il collegamento con Officina Stellare permette a ThinkQuantum di affiancare alle competenze quantistiche quelle necessarie per telescopi, terminali ottici e sistemi di puntamento. L’esperienza del gruppo padovano nelle comunicazioni quantistiche satellitari precede la nascita dell’azienda e comprende esperimenti condotti con il Matera Laser Ranging Observatory dell’Agenzia spaziale italiana.
Le comunicazioni satellitari possono estendere la distribuzione delle chiavi oltre le distanze raggiungibili direttamente in fibra. Nelle fibre ottiche l’attenuazione cresce con la lunghezza del collegamento, mentre in un canale satellite-terra gran parte del percorso avviene nello spazio. Restano comunque perdite dovute alla divergenza del fascio, all’atmosfera, alle condizioni meteorologiche, al puntamento e all’efficienza dei rivelatori.
Un satellite può essere inserito nella rete secondo architetture differenti, assumendo il ruolo di nodo fidato oppure distribuendo stati quantistici o coppie di fotoni entangled. Il modello adottato modifica requisiti, prestazioni e assunzioni di sicurezza.
Il progetto RES per le sorgenti entangled
ThinkQuantum ha partecipato a RES – Robust Entanglement Source, progetto dell’Agenzia spaziale italiana condotto da Thales Alenia Space Italia in collaborazione con l’Università di Padova.
Avviato nel 2024 e concluso alla fine del 2025, RES aveva una durata prevista di 18 mesi e l’obiettivo di raggiungere un Technology Readiness Level pari a 4. Il programma riguardava la progettazione e la realizzazione di un prototipo compatto di sorgente di coppie di fotoni entangled in polarizzazione, basato per quanto possibile su componenti commerciali già qualificati o qualificabili per lo spazio.
Il risultato atteso non era ancora un apparato pronto per una missione operativa, ma un prototipo e una roadmap per le successive fasi di qualificazione. Il progetto ha permesso di studiare requisiti, rischi e prestazioni di una sorgente destinata a collegamenti fra satelliti e stazioni di terra.
Il contratto per la missione SAGA
Nel dicembre 2025 ThinkQuantum ha firmato un contratto con Thales Alenia Space per lo sviluppo e la fornitura di sistemi di trasmissione e ricezione destinati alle comunicazioni quantistiche satellitari.
La commessa rientra in SAGA, acronimo ufficiale di Security And cryptoGrAphic mission, programma dell’Agenzia spaziale europea sviluppato in collaborazione con la Commissione europea. La missione punta a dimostrare un sistema QKD satellitare europeo per comunicazioni istituzionali, integrato con le reti terrestri di EuroQCI.
Il contratto ha una durata di 22 mesi e un valore complessivo di circa 5,3 milioni di euro. Circa 4,8 milioni sono attribuiti a ThinkQuantum e 500 mila euro a Officina Stellare. La prima interviene sulle tecnologie di crittografia quantistica per i segmenti di terra e di volo, mentre Officina Stellare contribuisce con tecnologie per il segmento terrestre.
Q-SPIN, dalla ricerca al sistema ingegnerizzato
ThinkQuantum coordina anche Q-SPIN – Quantum System for Polarization-Based Internet Networking, progetto finanziato dall’European Innovation Council con un contributo di 2.489.683 euro.
Il programma è iniziato il 1° aprile 2025 e si concluderà il 31 marzo 2028. L’obiettivo è trasformare risultati ottenuti in precedenti progetti di ricerca in sistemi maggiormente vicini all’impiego commerciale.
Q-SPIN prevede lo sviluppo di un modello ingegnerizzato di QKD prepare-and-measure con una sorgente a codifica di polarizzazione da 2 GHz. Una seconda linea riguarda una sorgente di fotoni entangled con frequenza superiore a 100 MHz, destinata a collegamenti a lunga distanza e ad applicazioni satellitari.
Una stazione ottica di terra trasportabile
Nel settembre 2025 Officina Stellare ha firmato con l’Agenzia spaziale italiana un contratto da circa 3,35 milioni di euro, della durata prevista di 24 mesi, per una Optical Ground Station trasportabile.
Officina Stellare è responsabile del progetto e guida il gruppo formato con ThinkQuantum, Thales Alenia Space Italia e Telespazio. La stazione dovrà supportare comunicazioni quantistiche e collegamenti ottici convenzionali terra-spazio, integrando telescopio, elettronica, ottica adattiva, sistemi di puntamento, controllo e sincronizzazione.
L’interoperabilità con EuroQCI e con le missioni EAGLE-1 e SAGA costituisce un requisito di progettazione. Non rappresenta ancora un risultato operativo dimostrato, che dovrà emergere dalle successive attività di integrazione e validazione.
Le stazioni ottiche sono una componente necessaria delle reti quantistiche satellitari. Devono inseguire il satellite, compensare almeno in parte le perturbazioni atmosferiche, raccogliere segnali molto deboli e trasferire le chiavi ai sistemi terrestri di gestione e cifratura.
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