La via quantistica dei computer: piano nazionale e poli di ricerca

Quando la scienza e la ricerca avanzata si intrecciano con un’idea larga di progresso, uno dei risultati possibili è una sommatoria di effetti economici, sociali e politici che può cambiare i rapporti di forza fra gli Stati nel mondo ma anche la qualità della vita delle persone.

È quanto sta succedendo con la corsa globale al quantum computing, che non è più – da tempo - una questione solo accademica. È diventata, infatti, una partita industriale e strategica che riguarda sicurezza dei dati, progettazione di nuovi materiali, sviluppo farmaceutico e ottimizzazione dei sistemi complessi. Stati Uniti, Cina ed Europa stanno investendo miliardi di dollari per non restare indietro in una tecnologia che molti considerano la prossima rivoluzione del calcolo. Anche l’Italia ha deciso di entrare in questa sfida con una strategia nazionale per le tecnologie quantistiche promossa dal governo e coordinata dal Dipartimento all’Innovazione tecnologica della Presidenza del Consiglio guidato dal sottosegretario Alessio Butti. Un primo passo? La nascita in tempi stretti di un Polo Nazionale per le tecnologie quantistiche.

«Abbiamo duplicato per il Quantum Technologies quanto abbiamo già fatto per l’intelligenza artificiale: prima l’elaborazione di una strategia, poi una legge specifica – spiega il rappresentante del governo di Giorgia Meloni -. Il tutto per portare, da protagonista, il nostro Paese in questa seconda rivoluzione quantistica, che promette da un punto di vista tecnologico di essere, appunto, la rivoluzione delle rivoluzioni». Il piano italiano, un vero e proprio Quantum Act, si inserisce nel più ampio quadro europeo, con la Ue che ha già mobilitato oltre 11 miliardi di euro negli ultimi anni per sostenere la ricerca e costruire un ecosistema industriale entro il 2030. L’obiettivo è sviluppare infrastrutture di calcolo quantistico, formare competenze e favorire la nascita di imprese in un settore destinato a incidere profondamente su industria, sicurezza e cyberspazio. «Le tecnologie quantistiche – dice ancora Butti – stanno evolvendo da dominio sperimentale a infrastruttura strategica. Prevediamo impatti significativi nell’ottimizzazione industriale, oltre che su simulazione molecolare, scienza dei materiali, farmacologia, modellizzazione finanziaria, sistemi complessi, crittografia e sicurezza. Per questo riteniamo fondamentale generare un ecosistema italiano dedicato alle tecnologie quantistiche, integrato anche con l’intelligenza artificiale. Il progetto si avvarrà della collaborazione di player internazionali come IonQ e D-Wave, integrati nella Q-Alliance, un ecosistema che punta a fare dell’Italia un hub europeo per ricerca quantistica applicata in contatto con il sistema universitario nazionale. E non dimentichiamo il tema della “crittografia post-quantistica”. I computer quantistici futuri potrebbero rendere insicuri gli attuali sistemi di sicurezza; quindi, l’investimento è anche una corsa per proteggere i dati». In Italia il cuore tecnologico di questa strategia è rappresentato dalla Data Valley emiliana e dal Tecnopolo di Bologna, dove opera il consorzio interuniversitario Cineca, il più importante centro di supercalcolo del Paese. Qui è stato installato Leonardo, uno dei supercomputer più potenti al mondo, con una potenza di picco di circa 270 petaflop, realizzato con un investimento complessivo di circa 240 milioni di euro nell’ambito del programma europeo EuroHPC. Il modello su cui si sta lavorando è quello dei sistemi ibridi, dove supercalcolo classico, ovvero quello di Leonardo, e processori quantistici collaborano per affrontare problemi scientifici e industriali “impossibili” da risolvere con i computer classici. Accanto a Bologna sta emergendo un secondo polo importante a Napoli, dove l’Università Federico II ha realizzato Partenope, il primo computer quantistico pubblico italiano. Il sistema, inaugurato nel 2024 grazie a fondi del Pnrr e del Centro Nazionale di Ricerca in Hpc, Big Data e Quantum Computing, si basa sulla tecnologia ad atomi neutri e ha recentemente aumentato la propria capacità passando da 25 a 64 qubit, diventando una piattaforma di sperimentazione aperta a università e imprese. «Come già fatto per l’intelligenza artificiale mettiamo a sistema enti di ricerca, università, le imprese e una serie di profili umanistici, perché abbiamo proprio la necessità di rendere interdisciplinare e umana questa tecnologia e di valutare gli esisti e le conseguenze nella società», aggiunge ancora Butti. Anche grandi aziende italiane dell’aerospazio e della difesa, come Leonardo, stanno guardando con crescente interesse alle applicazioni quantistiche legate alla sicurezza delle comunicazioni e ai sensori avanzati. Molti programmi di ricerca quantistica sono sostenuti da ministeri della difesa e agenzie di sicurezza nazionale perché il quantum potrebbe cambiare radicalmente il campo della cyber-guerra e dell’intelligence.

Proprio sulla sicurezza si concentra uno dei progetti europei più importanti in cui è coinvolta anche l’Italia: la costruzione di una rete di comunicazione quantistica nell’ambito dell’iniziativa europea EuroQCI. In modo analogo esiste un progetto italiano chiamato Quid. Per capire davvero la partita globale del quantum computing bisogna distinguere almeno tre livelli della competizione tecnologica. Il primo è quello dell’hardware, cioè delle macchine quantistiche vere e proprie. Qui si muovono grandi aziende tecnologiche e startup specializzate che stanno costruendo le diverse architetture dei computer quantistici. Negli Stati Uniti operano realtà come IBM con il suo programma IBM Quantum, Google, Rigetti Computing e IonQ, mentre in Canada c’è D-Wave. Il secondo livello della corsa riguarda software e algoritmi quantistici, dove un ruolo importante ce l’hanno le università e i centri di supercalcolo. Il terzo livello – probabilmente il più strategico – è quello delle applicazioni industriali. Oltre ai poli di Bologna e Napoli, il Cnr (Consiglio Nazionale delle Ricerche) e diversi atenei – tra cui il Politecnico di Milano, la Scuola Normale Superiore di Pisa e l’Università dell’Insubria, impegnata nella ricerca sulla simulazione quantistica – partecipano ai programmi nazionali dedicati allo sviluppo di algoritmi, hardware e applicazioni industriali. Il quantum computing resta oggi una tecnologia emergente: i computer quantistici esistono ma sono ancora prototipi sperimentali e richiedono enormi investimenti in ricerca e sviluppo. Tuttavia, la posta in gioco è enorme. Chi controllerà queste tecnologie potrà influenzare settori strategici. Per questo la partita del quantum non riguarda soltanto la fisica o l’informatica. È una questione economica e geopolitica. E anche l’Italia sta cercando di ritagliarsi uno spazio in una delle frontiere tecnologiche più decisive del XXI secolo.