Il calcolo quantistico
Grandi problemi necessitano di strumenti e risorse fuori dal comune per essere risolti. I supercomputer sono tra questi, ma non bastano. Al loro posto vengono in nostro aiuto i computer quantistici, macchine più piccole, più eleganti e che richiedono molta meno energia per svolgere lo stesso lavoro con risultati migliori.
Il calcolo quantistico (quantum computing) sarà fondamentale anche per lo sviluppo dell’intelligenza artificiale di prossima generazione e la corsa alla leadership in tale ristretto settore è già iniziata.
Questo perché consente di risolvere problemi complessi che i normali computer e anche i supercomputer non riescono a fare, offrendo maggiore potenza, velocità e precisione, archiviando ed elaborando dati e informazioni in più stati, grazie ai qubit.
Gli stati quantistici che descrivono il qubit non si limitano ai soli valori di 0 e 1, come accade per il tradizionale bit, ma possono assumere infinite configurazioni intermedie realizzando quel fenomeno che in meccanica quantistica è la sovrapposizione.
Da qui si è partiti per ottenere determinati algoritmi tramite i quali il computer quantistico è in grado di calcolare un certo risultato in un numero di passi molto minore rispetto alle macchine classiche.
L’Europa alla rincorsa di Cina e USA
Cina e Stati Uniti sono già posizionati, l’Europa si trova in un momento critico, in cui si è ancora in tempo per recuperare il gap accumulato, ma basta un passo falso per rimanere troppo indietro rispetto alla concorrenza globale.
Nei giorni scorsi la startup francese Quandela si è assicurata un round di finanziamenti per 105 milioni di euro, a dimostrazione che il vecchio continente è ancora pronto per l’impresa.
Secondo dati diffusi da Boston Consulting Group, la tecnologia quantistica ha ricevuto durante il 2022 investimenti per 2,35 miliardi di dollari.
Sebbene le risorse finanziarie stanziate siano tutto sommato simili tra le due sponde dell’Atlantico settentrionale, l’Unione europea deve impegnarsi maggiormente rispetto agli Stati Uniti in questo mercato.
Secondo la società di consulenza, Bruxelles deve correre di più, ma prima ancora deve sviluppare piani di lavoro coordinati, favorire l’investimento dei privati, trovare il modo di massimizzare talenti e competenze e soprattutto potenziare l’industria dei semiconduttori.
Il futuro è quantico e Cina e USA sono in vantaggio
Un Report di BCG stimava che nei prossimi 15-30 anni il quantum computing creerà valore di mercato per 450-850 miliardi di dollari.
Un altro studio pubblicato da Mckinsey individua i quattro settori – automobilistico, chimico, servizi finanziari e scienze della vita – che dovrebbero vedere i primi effetti economici positivi provenienti dall’impiego dell’informatica quantistica, con un aumento del valore di mercato fino a 1,3 trilioni di dollari entro il 2035.
Nel 2022, gli Stati Uniti hanno stanziato 1,8 miliardi di dollari in finanziamenti, l’Ue altri 1,2 miliardi e altri 100 milioni di dollari dal Canada.
La Cina da sola ha stanziato 15 miliardi di dollari per la ricerca e l’innovazione nel settore per i prossimi dieci anni.
Questo ci fa capire quanto Governi, industria e imprese considerino il calcolo quantistico un fattore chiave per la crescita economica presente e futura, ma anche un abilitatore tecnologico, con dispositivi che già adesso sfruttano chip in silicio che contengono miliardi di transistor e hanno dimensioni nanometriche.
Grazie all’informatica quantistica, secondo lo studio, sarà possibile ridurre ulteriormente queste dimensioni, ma anche di guadagnare vantaggi cospicui in aree altrettanto strategiche, come la difesa militare, la biosicurezza, la cybersecurity e l’intelligence, il contrasto agli effetti peggiori dei cambiamenti climatici e del surriscaldamento globale.
IBM e Google hanno donato rispettivamente 100 e 50 milioni di dollari alle università americane e giapponesi per potenziare la ricerca quantistica.
Il più recente computer quantistico cinese, Jiuzhang, è 180 milioni di volte più veloce nelle attività di intelligenza artificiale ed è in grado di risolvere in un secondo problemi che un supercomputer elaborerebbe in centinaia di anni di lavoro continuo.
Il Programma europeo Quantum Flagship
L’Europa ad oggi ha lanciato solo un unico grande programma di investimenti e ricerca, il Quantum Flagship: il programma europeo decennale di ricerca e innovazione da un miliardo di euro.
Dalla fase di “ramp-up” iniziale, durata quattro anni (2018-2021), 1.500 scienziati quantistici europei di 236 organizzazioni hanno depositato 105 brevetti (di cui 64 già concessi) e pubblicato 1.313 articoli scientifici (con altri 223 in fase di revisione).
In questa prima fase, cine spiegato da un articolo pubblicato su Quantum Insider. la Commissione europea ha investito 150 milioni di euro per sostenere 24 consorzi che coinvolgono istituti di ricerca e aziende leader.
Contemporaneamente, ha preso il via il progetto QuantERA – una rete di 39 organizzazioni pubbliche di finanziamento della ricerca (RFO) a sostegno della ricerca e dell’innovazione nelle tecnologie quantistiche – che ha mobilitato complessivamente 88,9 milioni di euro. Queste attività combinate hanno contribuito a creare 25 startup e spinoff che stanno lavorando per commercializzare soluzioni di comunicazione, calcolo, simulazione, rilevamento e metrologia.
Il successo della fase di accelerazione del Flagship ha consentito investimenti significativi da parte di importanti iniziative quantistiche nazionali, creando finanziamenti paragonabili a quelli già impegnati dal Flagship (2 miliardi di euro in Germania, 1,8 miliardi di euro in Francia e 670 milioni di euro nei Paesi Bassi).
OPENSUPERQ sta costruendo un sistema informatico quantistico competitivo a livello globale basato su circuiti integrati superconduttori per superare le prestazioni dei computer classici. Sarà disponibile presso l’istituto di ricerca nazionale Forschungszentrum Jülich (DE) all’inizio del 2023. Il sistema si basa su circuiti elettrici integrati realizzati con metalli superconduttori, che combinano l’intero stack di componenti hardware e software necessari.
Il computer quantistico OPENSUPERQ dispone di sistemi di misurazione e criogenia che possono contenere 100 qubit con errori all’avanguardia nelle operazioni di gate e dispone di un processore che è già stato utilizzato per la prima volta a livello mondiale nella correzione degli errori quantistici con 17 qubit.
Nel frattempo, i ricercatori del progetto AQTION hanno sviluppato un computer quantistico con trappola ionica, un sistema che utilizza ioni intrappolati da campi elettrici e manipolati con i laser.