L'informatica quantistica si mette al lavoro

La ricerca quantistica oggi significa un grande business. Quella che un tempo era vista come una curiosità scientifica, l’informatica quantistica ora promette di trasformare molti aspetti della vita quotidiana, dalla sicurezza informatica allo sviluppo di farmaci e alle previsioni meteorologiche. Negli ultimi anni il lavoro nel campo dell’informatica quantistica ha iniziato a spostarsi dalle università ai laboratori di ricerca aziendali, con grandi multinazionali, start-up e venture capitalist che entrano nella corsa per commercializzare le tecnologie quantistiche. Ma nonostante tutti gli annunci di finanziamenti record e il clamore pubblicitario, alcuni avvertono che ciò sta favorendo una “bolla quantistica” che potrebbe presto scoppiare. 

Il cuore e l'anima di un computer quantistico sono bit quantistici, o qubit. Questi sono diversi dai bit standard del computer, che possono essere 0 o 1. I qubit, d'altra parte, possono essere entrambi. L’utilizzo di questa funzionalità per problemi computazionali complessi significa che potrebbe essere possibile calcolare soluzioni molto più velocemente rispetto ai computer più veloci di oggi scalando il calcolo per eseguire calcoli con molti qubit, con conseguente aumento esponenziale della potenza di calcolo. I qubit possono essere realizzati da diverse piattaforme hardware, come qubit superconduttori o ioni intrappolati. Altri metodi imminenti sono i processori quantistici fotonici che utilizzano invece la luce.

Gli esperti affermano che un vero “vantaggio quantistico” può essere previsto solo quando i computer quantistici funzionano con un milione di qubit. E con il record attuale ancora al di sotto dei 100 qubit, c’è ancora molta strada da fare. Ma ciò che ostacola maggiormente il progresso è la decoerenza dei qubit stessi. Per evitare ciò, di solito devono essere utilizzati a temperature vicine a 0 K e schermati tra loro e dall'ambiente. Dal punto di vista scientifico, tuttavia, non c’è nulla che impedisca la creazione di computer quantistici su larga scala, ma ci sono alcuni problemi ingegneristici difficili da risolvere. 

Alcune di queste sfide vengono affrontate da enormi programmi governativi. Negli Stati Uniti, il governo sta investendo 1.2 miliardi di dollari Programma nazionale dell'iniziativa quantistica che è rivolto sia al mondo accademico che al settore privato, mentre il governo del Regno Unito si sta avvicinando alla fine del suo programma decennale da 10 miliardo di sterline Programma nazionale di tecnologia quantistica, iniziato nel 2013. Nel frattempo, l'anno scorso i Paesi Bassi hanno convogliato 615 milioni di euro nell'organizzazione ombrello Delta Quantico NL favorire lo sviluppo delle tecnologie quantistiche. Tutto ciò, tuttavia, è all’ombra del finanziamento stimato di 10 miliardi di dollari da parte della Cina per il suo programma nazionale. 

Dalla grande tecnologia alla piccola tecnologia

L’informatica quantistica è attualmente dominata da giganti della tecnologia come IBM, Amazon, Hewlett Packard, Honeywell, Google e Microsoft, alcuni di questi investono pesantemente in iniziative quantistiche. Google ha un processore quantistico da 53 qubit chiamato Sycamore mentre IBM ha svelato i suoi piani per produrre un chip da 433 qubit entro la fine dell'anno e un chip da 1121 qubit nel 2023. I dispositivi quantistici IBM sono già stati resi disponibili per l'uso da più di 200,000 clienti tramite un servizio basato su cloud.

In effetti, molte grandi aziende stanno esplorando le applicazioni quantistiche. Goldman Sachs sta sviluppando algoritmi di ottimizzazione quantistica per prezzare gli asset in base al rischio intrinseco associato, ad esempio, a diverse opzioni o azioni. Si dice che le operazioni finanziarie potrebbero già trarre vantaggio dai computer quantistici nei prossimi cinque anni. La casa automobilistica Daimler, nel frattempo, sta studiando come i computer quantistici possano simulare nuovi materiali per lo sviluppo di batterie per auto con prestazioni più elevate e costi inferiori. La banca HSBC ha annunciato lo scorso aprile una partnership con IBM per studiare il potenziale dell'informatica quantistica nel settore bancario.

E non sono solo i grandi player a essere in gioco. Il numero di start-up basate sul quantum è in aumento da diversi anni: secondo l’ultima stima dell’azienda sarebbero 265. Rapporto sull'informatica quantistica. E alcuni stanno facendo grandi passi avanti. La start-up statunitense ColdQuanta ha lanciato quest'anno un processore da 100 qubit basato sugli atomi freddi e spera di passare a 1000 qubit nei prossimi tre anni. Un’altra società statunitense – IonQ – è stata la prima start-up quantistica ad aver iniziato ad essere quotata pubblicamente alla Borsa di New York lo scorso anno, cosa che le ha permesso di raccogliere ben oltre 600 milioni di dollari in finanziamenti per gli investimenti. Un altro accordo significativo riguarda PsiQuantum, che quest’anno si è assicurata un round di 450 milioni di dollari, sulla base della sua promessa di costruire un computer quantistico su vasta scala basato sulla fotonica entro il 2025. 

Dato che esiste una solida base scientifica a sostegno del potenziale della tecnologia quantistica, la domanda non è se ciò avverrà, ma quando

Freeke Heijman

Le start-up basate sui quantistici stanno attirando l’interesse anche dei venture capitalist. Ciò è leggermente controintuitivo poiché i venture capitalist in genere scommettono su “cavalli sicuri”, il che non è il caso dei prodotti commerciali che dovrebbero arrivare sul mercato tra circa un decennio. Tuttavia, secondo la società di consulenza McKinsey, il capitale di rischio e altri capitali privati ​​rappresentano oggi oltre il 70% degli investimenti nella tecnologia quantistica. E mentre nel 93.5 sono stati investiti solo 2015 milioni di dollari, nel 2021 tale cifra è salita all’incredibile cifra di 3.2 miliardi di dollari. 

Il pericolo di tutti questi investimenti è che portino ad una bolla, ma che non preoccupino alcuni, almeno per ora. “Non credo che ci sarà un crollo generale degli investimenti, perché nei prossimi anni vedremo annunciati successi e organizzazioni che utilizzeranno l’informatica quantistica per applicazioni commerciali o scientifiche nel mondo reale”, afferma Doug Finke, che dirige Rapporto sull'informatica quantistica. 

Freeke Heijman, direttore dello sviluppo dell'ecosistema presso Quantum Delta NL, aggiunge che un po' di pubblicità non è necessariamente negativa in quanto aiuterà a invogliare le persone a dedicarsi alle tecnologie quantistiche. “Dato che esiste una solida base scientifica alla base del potenziale della tecnologia quantistica, la domanda non è se ciò avverrà, ma quando”, aggiunge.