Il calcolo quantistico, o quantum computing, è un ramo dell’informatica da sempre affascinante e carico di promesse, ma anche alle prese con alcune barriere tecnologiche da superare. Una su tutte, la questione del raffreddamento di macchine che tendono a surriscaldarsi molto al crescere delle complessità dei calcoli. Esistono diversi approcci tecnologici dal punto di vista dell’hardware, e ciascuno presenta un qualche tipo di problema. I sistemi basati sulla fotonica sono affetti da errori di calcolo (per la “perdita” di fotoni), mentre quelli basati su trappole ioniche e atomi neutri non riescono a gestire l’aumento del numero di Qubit. Per i dispositivi a spin e superconduttori, invece, non esistono ancora sistemi di controllo e raffreddamento su larga scala.
Ma le motivazioni (innanzitutto economiche) per investire in ricerca e sviluppo e per superare queste difficoltà certamente non mancano. I “supercervelli” basati sui Qubit potranno essere rivoluzionari, per esempio, nel campo della ricerca medica e della biotecnologia, in particolare per lo studio della fisiologia umana e dell’impatto di alcuni farmaci.
Il mercato delle tecnologie hardware e dei servizi è dominato da alcuni grandi player affermati, in testa Ibm, D-Wave, Microsoft, Aws, Rigetti Computing, Fujitsu, Hitachi, Toshiba, Intel e Huawei. Secondo le previsioni di MarketsandMarkets Research, il giro d’affari di questo mercato raggiungerà quest’anno quota 866 milioni di dollari, per poi crescere rapidamente fino a superare i 4,3 miliardi di dollari nel 2028. Tale crescita sarà trainata dagli investimenti di quattro Paesi, ovvero Stati Uniti, Germania, Giappone e Cina.
E si spingono ancora più in avanti le previsioni frutto di una nuova analisi di McKinsey, che ha calcolato non il giro d’affari dei produttori e fornitori di servizi bensì il “valore aggiunto” apportato dalle tecnologie di calcolo quantistico (quantum computing) di comunicazione quantistica (quantum communications) e rilevamento quantistico (quantum sensing). Nei quattro ambiti più impattati, ovvero l'industria automobilistica, la chimica, i servizi finanziari e le scienze della vita, il valore aggiunto potenziale del computing quantistico è di 1.300 miliardi di dollari da qui al 2035. Nel concreto, alcune applicazioni capaci di portare valore aggiunto riguardano la fattorizzazione (per esempio per "smontare" la crittografia), le simulazioni sulle proprietà delle molecole, l'ottimizzazione di sistemi complessi (per esempio per calcolare gli orari ideali per il trasporto aereo), l'analisi del linguaggio naturale, l'analisi di dati non strutturati.
Lo scenario generale è dinamico ma non privo di debolezze. Prima su tutte, la carenza di competenze specifiche del settore, problema che tuttavia si sta ridimensionando grazie ai molti nuovi corsi di laurea attivati dagli atenei di tutto il mondo. Se nel 2021 si contavano 29 università con all’attivo master in tecnologie quantistiche, l’anno seguente erano una cinquantina.
Oltre alle competenze, crescono su base globale anche gli investimenti destinati a startup specializzate in tecnologia quantistica: nel 2022 hanno raggiunto il livello più alto di sempre, 2,35 miliardi di dollari (+1% sul 2021) e tra 2021 e 2022 è stato mobilitato il 68% degli investimenti degli ultimi vent’anni. Di contro è rallentata la nascita di nuove startup specializzate in tecnologia quantistica: sono 19 quelle battezzate nel 2021, contro le 41 del 2021. Il numero totale di quelle in attività arriva a 350. In generale, gli investimenti si rivolgono alle startup già consolidate più che a quelle nascenti, e McKinsey ipotizza che la nascita di nuovi progetti stia rallentando a causa della difficoltà di definire casi d’uso. Quattro delle dieci maggiori operazioni di investimento realizzate negli ultimi vent’anni si sono concluse nel 2022.
Il settore è ancora dinamico ma un altro segnale di rallentamento riguarda la ricerca teorica e applicata. Nel 2022 sono sono stati concessi 1.589 brevetti nel campo della tecnologia quantistica, il 61% in meno rispetto al 2021, mentre il numero di articoli scientifici pubblicati è calato del 5%.
McKinsey sottolinea che, ad oggi, resta irrisolta la grande sfida di fondo del quantum computing: costruire un sistema dotato di un numero e una qualità di Qubit sufficienti a garantire calcoli potenti ma anche non compromessi da errori. Finora, infatti, i sistemi di calcolo quantistico sono cresciuti secondo due direzioni parallele, o aumentando il numero dei Qbit o la loro qualità, senza mai conciliare questi due aspetti.
Vale anche la pena notare che sul fronte delle competenze l’Europa è in pole position, in quanto continente che ospita il maggior numero di laureati esperti in biochimica, chimica, elettronica e ingegneria chimica, tecnologia dell'informazione e della comunicazione, matematica e statistica e fisica. Per quanto riguarda, invece, i brevetti, più della metà (52,3%) di quelli registrati nel giro di vent'anni proviene dalla Cina, cui seguono Giappone ed Europa (con una quota del 13,8% ciascuno), Stati Uniti (10%), Corea del Sud (3,6%), Taiwan (1,6%) e Regno Unito (1,5%).