La rivoluzione del Quantum Compunting

Ormai da qualche giorno è stata pubblicata la relazione annuale sul sistema di informazione per la sicurezza nazionale. Tra le diverse tematiche evidenziate vi è un focus sulle tecnologie di frontiera e tra queste vi è il Quantum Computing, una tecnologia in rapida evoluzione che si inserisce in complessi scenari geopolitici e strategici.

Big tech e super computer

Una innovazione quella dei computer quantistici che vede la competizione delle grandi big tech e di diverse aziende che hanno attivato progetti di sperimentazione nel campo della finanza, della ricerca, nel settore energetico, in quello farmaceutico e molto altro. Ma cosa sono i Quantum Computer? Sono macchine che sfruttano le leggi della meccanica quantistica per risolvere problemi altamente complessi impossibili da risolvere per i computer classici, anche per i super computer.

I quantum computer sono macchine diverse da quelle che tutti noi conosciamo ed è difficile paragonarle a qualcosa, perché a cambiare sono anche i parametri del confronto, insomma non è solo una questione di velocità di calcolo, ma anche di profondità della ricerca. In una intervista rilasciata nel febbraio 2023 a Wired Italia, Simone Severini, professore di fisica dell’informazione alla University College London, nonché direttore dell’unità di quantum computing di Amazon Web Services (Aws), paragona i computer quantistici a dei telescopi in grado di guardare più lontano.

Una struttura complessa

Ma torniamo alle macchine, cosa sono? La loro unità fondamentale è il bit quantistico (qubit). Abbandoniamo quindi il sistema binario del metodo classico, assumendo che il qubit può essere 0, 1 o zero e uno contemporaneamente. Insomma, grazie alla sovrapposizione degli stati quantistici possiamo eseguire dei calcoli in parallelo riducendone la durata.

Come possiamo immaginare, simili macchine per poter funzionare hanno bisogno di una struttura complessa che richiede la massima efficienza, insomma la qualità è più importante della loro dimensione (in qubit). I computer quantistici, inoltre, hanno la necessità di lavorare a temperature molto basse, vicine allo zero assoluto (-273° C) e per poterlo fare si ricorre ai gas liquidi. Sebbene il primo computer quantistico sia stato lanciato da IBM nel 2019, oggi la corsa all’innovazione vede più attori concorrere tra loro e la Cina è tra i protagonisti. Inizialmente i diretti competitor erano IBM e Google, ma la Cina ha mostrato una progressione notevole nello sviluppo di questa innovazione, tanto che nel mese di giugno del 2023 ha lanciato una piattaforma online di calcolo quantistico a 176 qubit chiamata Zuchongzhi (nome che già era stato assegnato alla prima macchina a 56 qubit in onore del matematico e astronomo cinese Zu Chongzhi). Insomma, una piattaforma aperta a utenti globali per la sperimentazione di calcoli quantistici.

Un giro d’affari miliardario

Secondo IBM, che mette a disposizione anche una certificazione per la programmazione del suo ambiente di esecuzione nel quantum computing, quella dei computer quantistici è un settore che entro il 2030 raggiungerà un giro d’affari da 65 miliardi di dollari mentre per la società di Consulenza McKinsey & Company il mercato potenziale è di 106 miliardi di dollari entro il 2040.

Ma nonostante tutte queste premesse, per chi non ha mai sentito parlare di questa rivoluzione tecnologica, i campi di applicazione sono ancora qualcosa di astratto e le implicazioni strategiche, geopolitiche e di sicurezza rimangono una questione da esperti. Proviamo allora a fare un po’ di chiarezza. Partiamo dall’idea che i computer classici, benché potenziati da migliaia di processori, per risolvere problemi matematici complessi impiegherebbero tempi lunghissimi, anni oppure decenni, e questo perché la metodologia resta uguale, a variare è solo la potenza di calcolo.

Una rivoluzione pericolosa?

Proprio sulla complessità di calcolo si basano alcuni dei nostri sistemi di sicurezza relativi ai dati: la crittografia sfrutta infatti i modelli degli algoritmi crittografici la cui risoluzione per un elaboratore classico sarebbe nell’ordine di decine di anni. A questo proposito, Giorgio Sbaraglia, Consulente in Cybersecurity e membro del direttivo del CLUSIT (Associazione Italiana per la Sicurezza Informatica), in suo articolo del 15 novembre 2023 su cybersecurity360.it, mette in guardia sull’evoluzione del quantum computing e su come il suo progresso possa mettere in crisi la crittografia della nostra società digitale. Sul modello crittografico si basa infatti la sicurezza di molte delle nostre attività digitali quotidiane, dalle conversazioni in chat istantanee alla firma digitale. Sebbene la minaccia non sia imminente, in una visione a lungo termine è ipotizzabile che sia l’evoluzione dei computer quantistici a guidare l’aggiornamento dei nostri sistemi di sicurezza.

Verso il futuro

Attualmente anche la NASA sta impiegando tecnologie quantistiche per indagare lo spazio e i cambiamenti climatici. Per farlo si avvale di una branca chiamata Quantum Sensing, tecnologia che si avvale di avanzati sensori dall’impressionante sensibilità per migliorare il modo in cui raccogliamo, elaboriamo e interpretiamo i fenomeni. I dati analizzati vengono raccolti a livello atomico e la sensibilità dei sensori quantistici permette di rilevare segnali estremamente deboli. Proprio per questa loro caratteristica il loro studio interessa a numerose discipline sia civili che militari. Il loro impiego coinvolge diversi settori, dal monitoraggio, alla sorveglianza e fra i possibili scenari vi è anche il monitoraggio dei fondali marini.

Un dibattito necessario

La domanda sorge spontanea, siamo un paese pronto a questa innovazione? Le prime a lanciarsi in questo settore sono state diverse società di consulenza che operano in Italia. Un’altra risposta la troviamo dal mondo accademico con il lancio, al Politecnico di Torino, del primo percorso di laurea in Quantum Engineering.

Tuttavia, gli odierni scenari geopolitici ci costringono a interrogarci sulle nostre capacità di far fronte a questa innovazione. Quella di una “guerra cibernetica diffusa” è un aspetto silente che tuttavia è determinante quando si svolgono delle analisi sulle nostre fragilità. In una recente intervista rilasciata a InsideOver, un’esperta italiana di sicurezza informatica rimasta anonima ci mette in guardia su quanto, per altri paesi, il tema della cybersicurezza e dell’innovazione in tale ambito sia un qualcosa di connaturato nelle loro scelte geopolitiche e non semplicemente un ambito verso il quale destinare qualche investimento pubblico.

Sebbene la scienza sembri voler fornire ancora una volta un ponte di collegamento fra nazioni e comunità internazionale, ad oggi non si è ancora verificata una vera e propria conferenza mondiale sul quantum computing. Eppure, gli sviluppi in questo settore richiamano ciò che in passato si verificò con la prima conferenza mondiale sull’uso pacifico dell’energia nucleare, svoltasi a Ginevra nel 1955. Fu una conferenza che coinvolse 5000 scienziati provenienti da ben 67 paesi che vide la scelta delle nazioni, tra cui anche l’URSS, di aprire le porte della propria tecnologia in cambio del confronto per il progresso. 

Nel frattempo, come lo è stato per l’uso pacifico del nucleare, continuiamo a sperare in un Congresso mondiale nel quale tutte le nazioni garantiscono libero accesso alle loro ricerche più avanzate.