Quantum computing: chi sono i protagonisti?

*Nella foto Hong Thi Bui, Postdoctoral Research Fellow Magnetism and Interface Physics Group, D-MATL dell’ETH Zurich.

Chi sono i protagonisti del quantum computing e perché governi, aziende e università stanno investendo miliardi in una tecnologia ancora sperimentale.

Fisici teorici, informatici, matematici e ancora ingegneri elettronici, esperti di crittografia e specialisti di intelligenza artificiale, oltre che di Hpc (High Performance Computing). Sono loro i protagonisti indiscussi del quantum computing e, più in generale, delle Quantum Technologies. Figure che conoscono la meccanica quantistica, ma anche il software, l’ottimizzazione algoritmica e l’ingegneria dei sistemi.

Perché in questo mondo così tecnico e complesso – che però è realtà e non fantascienza – non esiste una sola figura professionale, ma un ecosistema interdisciplinare dove convivono più ‘cervelli quantici’. Ed è proprio questa convergenza tra fisica, informatica e industria ad aver acceso l’interesse globale. Governi, università e Big Tech stanno investendo miliardi di euro e dollari perché il quantum viene considerato una tecnologia strategica per competitività industriale, cybersicurezza e sovranità tecnologica.

Il campo di applicazione

Dalla farmaceutica alla chimica, passando per la difesa, la logistica, i trasporti e lo spazio, il quantum computing ha applicazioni in moltissimi settori. Uno dei campi più promettenti riguarda la simulazione molecolare: un computer quantistico potrebbe accelerare la scoperta di nuovi farmaci, materiali innovativi o batterie più efficienti per la transizione energetica. Simulare il comportamento delle molecole è infatti un problema complesso per i computer tradizionali, che richiede una potenza di calcolo enorme. Anche il mondo della finanza guarda con attenzione al quantum computing. Banche e grandi istituzioni finanziarie stanno sperimentando algoritmi per l’ottimizzazione dei portafogli, la gestione del rischio e le simulazioni predittive.

Nel settore logistico, invece, il potenziale riguarda l’ottimizzazione delle rotte, delle supply chain e della gestione delle flotte, mentre nel comparto aerospaziale e della difesa le applicazioni spaziano dalle comunicazioni ultrasicure ai sistemi avanzati di simulazione. Un altro fronte strategico è quello della cybersecurity. Secondo l’Osservatorio Quantum Computing & Communication del Politecnico di Milano, il settore sta entrando in una fase di accelerazione globale, con investimenti crescenti sia pubblici sia privati.

Dove studiano e lavorano i talenti quantici

I ‘cervelli quantici’ si formano soprattutto nei grandi centri universitari e di ricerca dove fisica, matematica e informatica dialogano sempre più strettamente. In Europa alcuni degli hub più avanzati sono il Politecnico federale di Zurigo (ETH Zürich), l’University of Oxford e la Delft University of Technology. In Italia il tema sta crescendo rapidamente attorno a realtà quali il Politecnico di Milano, la Sapienza Università di Roma, la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Sissa) e l’Università degli Studi di Padova.

Ma i talenti quantici non lavorano soltanto nelle università. Le grandi aziende tecnologiche hanno ormai creato divisioni dedicate, da Ibm Quantum a Google Quantum AI, passando per Microsoft Quantum e Amazon Braket. Accanto ai colossi tecnologici è nato anche un ecosistema di startup specializzate come IonQ, Rigetti Computing, Pasqal e Iqm Quantum Computers.

Ma cos’è davvero il quantum?

Partiamo da una distinzione fondamentale: un computer tradizionale lavora con bit che valgono 0 oppure 1, mentre un computer quantistico utilizza i qubit, che possono trovarsi in più stati contemporaneamente grazie al principio di sovrapposizione. A questo si aggiunge l’entanglement, il fenomeno per cui due qubit restano correlati anche a distanza. Ma un computer quantistico potrebbe arrivare a sostituire un laptop o uno smartphone? La risposta è no. Il quantum computing non è pensato per l’uso quotidiano, ma per risolvere problemi specifici che oggi richiedono tempi computazionali enormi.

Un esempio concreto riguarda la simulazione delle molecole. Per descriverne accuratamente il comportamento quantistico, un computer tradizionale dovrebbe gestire una quantità gigantesca di variabili e combinazioni. Uno quantistico, almeno in teoria, potrebbe affrontare questo tipo di problema in modo molto più efficiente. Per questo il quantum viene considerato complementare al supercalcolo tradizionale e all’intelligenza artificiale, non un sostituto diretto.

A che punto siamo

Il quantum non è più soltanto teoria, ma non è ancora una tecnologia di massa. Gli esperti definiscono la fase attuale Nisq, acronimo di Noisy Intermediate-Scale Quantum: macchine con un numero ancora limitato di qubit affidabili e con alti livelli di errore computazionale. La vera sfida non è soltanto aumentare il numero di qubit, ma renderli stabili e correggere gli errori. È questo il grande ostacolo tecnologico che separa i prototipi attuali da computer quantistici realmente utili su larga scala. Eppure, la corsa globale è già iniziata. Stati Uniti, Cina ed Europa stanno investendo miliardi nelle tecnologie quantistiche, considerate strategiche tanto quanto l’intelligenza artificiale o i semiconduttori.

Anche l’Italia prova a ritagliarsi uno spazio. Secondo l’Osservatorio Quantum Computing & Communication del Politecnico di Milano, il nostro Paese può contare su competenze scientifiche avanzate, soprattutto nella fisica teorica, nella quantum communication e nell’integrazione con l’Hpc. Il nodo resta trasformare l’eccellenza accademica in una vera filiera industriale.