L'Ue e l'attesa della rivoluzione quantistica

Una delle sfide più affascinanti e rivoluzionarie della ricerca moderna è quella dello sfruttamento delle proprietà della meccanica quantistica per poter costruire computer dalle capacità di calcolo inimmaginabili o per applicazioni all’avanguardia nel settore della chimica, della medicina e della difesa. Come cambierà il mondo una volta che saremo in grado di padroneggiare questa tecnologia e noi europei come siamo messi? Sempre indietro rispetto a Stati Uniti e Cina? Ne abbiamo parlato con Antonio Amendola di FTI Consulting, uno dei maggiori esperti del campo. Che cos'è il quantum system, che cos'è il progetto quantum su cui si sta lavorando in Europa, e nel mondo? Il Quantum è una sorta di termine ombrello che racchiude le tecnologie che al momento si sta cercando di far funzionare sfruttando le leggi della fisica quantistica e non della fisica tradizionale. Concetti che sono controintuitivi perché basati sul comportamento della natura a livello subatomico. Quindi non visibile. Fenomeni come l'entanglement, che è l’azione di influenza istantanea a distanza tra due particelle sorelle, o la superposition, cioè la possibilità che una molecola possa avere allo stesso tempo uno stato sia 1 che 0 contemporaneamente, al contrario dell'informatica tradizionale che prevede che i bit possano assumere univocamente o 1 o 0 e non lo stesso stato. Queste proprietà moltiplicano la capacità di calcolo in maniera esponenziale. L'idea è quella di sfruttare le leggi della fisica quantistica per avere migliori calcoli. Sarà un po’ come avere un miliardo di computer che lavorano contemporaneamente su un problema; con migliori misurazioni del tempo, della profondità, dello spazio, dei campi magnetici. Ad esempio, le nuove tecnologie quantistiche potranno consentire a un sottomarino nucleare di navigare in acque estremamente profonde, in zone totalmente prive di connessione satellitare e GPS, con estrema precisione. O potranno migliorare le comunicazioni, ad esempio, affidando a un singolo fotone , le chiavi per decriptare una comunicazione o un segnale. Il che al momento è impossibile in base alla fisica classica. A che punto siamo, con questa ricerca? Ad esempio, si parla molto di computer quantistici, quando saranno operativi in Europa e nel mondo? Sui computer quantistici c'è tanto hype, ci vuole però ancora qualche anno per poterli considerare pronti a tutti gli effetti. Quando succederà, e non ho dubbi che succederà perché tutto converge alla riuscita di questo enorme sforzo globale, assisteremo a un impatto travolgente in diversi campi: nella chimica, nella biologia, nella scienza dei materiali, e ovviamente in campo militare. La cosa interessante dei computer quantistici, ad esempio è che saranno in grado di simulare il comportamento di una molecola, o anche di inventare una molecola artificiale che ha comportamenti del tutto nuovi. Questo consentirà a chi studia nuovi farmaci, o nuovi vaccini, nuove sostanze o nuovi componenti chimici, di poter effettuare ricerche, che ora richiedono anni, in settimane o giorni. In questa ricerca, in questa costruzione di macchinari basati sulla fisica quantistica, Cina e Stati Uniti rispetto all'Europa sono sempre più avanti? Com'è la competizione? Ovviamente, come sempre, stiamo parlando di uno scacchiere geopolitico nel quale i due grandi attori sono gli Stati Uniti e la Cina. I primi già da anni hanno un modello di cooperazione e collaborazione tra laboratori pubblici e aziende private, fondi pubblici, federali e statali, in un ecosistema già maturo e consolidato anche grazie a forti finanziamenti provenienti dal settore della difesa e della sicurezza che, con lungimiranza, hanno capito l'impatto strategico delle tecnologie quantistiche. La Cina, invece, ha alcune zone di opacità su quello che sta raggiungendo e sta sviluppando nei laboratori, ma da quello che si capisce, è già molto avanti. Per esempio, mostra enormi progressi nel campo delle comunicazioni quantistiche, nelle comunicazioni satellitari e soprattutto nel calcolo. Cioè nella possibilità di utilizzare la fisica quantistica sia per criptare, sia e soprattutto per decriptare informazioni e comunicazioni strategiche occidentali. OK. E l'Europa? Come spesso è accaduto nel passato, sta arrivando un po' in ritardo su questo, però può contare su un ecosistema molto interessante a livello di ricerca. Non è un caso che le prime teorie quantistiche siano nate qua in Europa, con scienziati europei, e la grande maggioranza dei teorici quantistici siano stati e siano attualmente europei. Ciò che le manca però è la capacità di mettere a sistema tutto questo. Cosa intende? Voglio dire che non riesce ancora a far uscire dai laboratori la sua grande propensione innovativa, non riesce a creare un vero incontro fra domanda e offerta. Deve industrializzare, realizzare e consentire alle startup super innovative europee di crescere e di trovare delle dimensioni di mercato che consentano, appunto, di portare non solo benefici alle aziende, ma a tutta l'economia. È ancora una volta un problema di soldi? Sì sicuramente ci vogliono soldi ed investimenti, ma ci vuole anche una chiara programmazione e un buon coordinamento delle iniziative nazionali o dei centri di ricerca. Ed è a questo che sarà dedicato il piano europeo sul Quantum che verrà ora presentato dalla Commissione Ue. Il piano dovrà consentire di coordinare gli sforzi nazionali, di creare delle partnership tra i laboratori e centri di ricerca in Europa, di permettere alle startup innovative, ma anche alle aziende di media e grande dimensione, di sfruttare un mercato reale del quantum e quindi poter consentire all'Europa di svolgere un ruolo da pari con Stati Uniti e Cina. Facciamo un salto nel futuro. Nel 2035 a che punto saremo, ci sarà una rivoluzione tipo quella in corso con l’AI? Sicuramente sì, ma non come possiamo immaginare. Quando si parla di computer quantistici, in genere i non addetti ai lavori pensano immediatamente a computer più potenti, o alla possibilità di far girare i videogiochi in maniera più fluida e più divertente, o di avere il proprio computer Windows o Mac più performante. Non è così. Nessuno di noi avrà a casa il proprio pc quantistico! Continuerà invece a esserci una assoluta sinergia fra informatica tradizionale e computer quantistici. Credo che tra 10 anni vedremo i primi impatti reali delle applicazioni quantistiche nella sanità, la chimica, la logistica, la difesa. In questo campo già ci sono dei risultati molto interessanti. Ad esempio, la crittografia quantistica gira perfettamente sull'infrastruttura tradizionale, sul computer tradizionale e viene già utilizzata. Il computer quantistico, però almeno allo stato attuale è molto incline all'errore. E qui è interessante vedere come si sta pensando di usare intelligenza artificiale per verificare e segnalare questi sbagli. Un computer quantistico, per funzionare, si basa sul concetto di qubit. I qubit sono dei bit, quindi delle unità di informazione, create a una temperatura estrema, a circa −273°, il freddo assoluto, come negli spazi siderali. Pochi centri in Europa riescono a consentire questo raffreddamento. Ed è difficile mantenerli in questo stato quantistico. Anche per questo non vedremo anche tra 10 o 20 anni queste macchine nelle nostre case! Direi che al momento e nei prossimi anni un computer quantistico non potrà avere la precisione totale di un computer tradizionale che è disegnato eseguendo le leggi della fisica classica. Diciamo che nel breve termine potrebbe essere sia capace di rivoluzionare il mondo, sia di prendere grandi cantonate. Le cose però potrebbero cambiare in futuro con l’avanzare della ricerca..

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Renato Coen