Oltre all’Intelligenza Artificiale, il rapporto Draghi sul futuro delle competitività dell’Unione Europea, pubblicato a settembre 2024, indicava un’altra tecnologia come “la prossima pionieristica innovazione in ambito computazionale, che potrebbe aprire nuove opportunità per la competitività industriale dell’UE e per la sua sovranità tecnologica”.

In verità si tratta di una famiglia di tecnologie, che include computer super-veloci, telecomunicazioni inviolabili e sensori ultra-precisi: in comune hanno il fatto di basarsi sui principi fisici della meccanica quantistica.

A livello quantistico ad esempio due particelle possono venire intrecciate in modo che una trattenga informazioni sull’altra anche quando vengono separate da lunghissime distanze. Grazie all’entanglement quantistico è possibile progettare sistemi di trasferimento dati a prova di hacker, che fanno gola a governi e banche.

Come il celebre gatto di Schrödinger, che quando resta inosservato dentro una scatola è sia vivo sia morto allo stesso tempo, un sistema quantistico può trovarsi in una sovrapposizione di stati: sfruttando questo principio, è possibile costruire dispositivi di calcolo che invece di computare bit, fatti di 0 e 1, gestiscono qubit, abbreviazione di quantum bit, ciascuno dei quali può essere contemporaneamente 0 e 1. Proprio questa sovrapposizione consente una velocità di calcolo che applicata in certi ambiti non ha rivali tra i più potenti computer classici.

Lo scorso 2 luglio la Commissione Europea ha adottato la Quantum Europe Strategy, una strategia di indirizzo politico che mira a far guadagnare al Vecchio Continente una posizione di leadership nella corsa globale allo sviluppo delle tecnologie quantistiche. Sono 5 le aree di intervento evidenziate dal documento: ricerca, infrastrutture, sicurezza e difesa, sistema industriale, competenze.

Ricerca

Negli ultimi 5 anni l’Unione Europea ha investito 2 miliardi di euro sullo sviluppo delle tecnologie quantistiche e gli Stati membri complessivamente ne hanno investiti altri 9 miliardi. Grazie a questi fondi pubblici è stata condotta ricerca di primo piano a livello mondiale, sia di base sia applicata, sono state avviate partnership internazionali e costruiti centri di calcolo come quelli dello EuroHPC JU (High Performance Computing Joint Undertaking), che in alcuni casi vedono i supercomputer classici lavorare in modalità ibrida con i prototipi quantistici.

Ciononostante, per rimanere competitivi nei confronti di chi ha potenza di fuoco maggiore (la Cina e gli Stati Uniti), l’Europa deve ridurre la frammentazione nazionale, che può portare a una competizione tra Paesi per le migliori competenze e a duplicare percorsi che potrebbero essere resi comuni.

Per questo nel 2026 verrà presentato il Quantum Act, un pacchetto normativo che servirà a coordinare con un sistema di governance europeo le azioni di ricerca e innovazione in ambito di tecnologie quantistiche.

Infrastrutture

Oltre ai centri dell’iniziativa EuroHPC JU, gli Stati membri stanno portando avanti lo sviluppo di diverse piattaforme di calcolo e simulazione quantistica: i superconduttori, gli ioni intrappolati, gli atomi neutri, i fotoni e i qubit di spin sono gli approcci considerati più promettenti, ma nessuno sa se uno di questi si imporrà su gli altri. La scoperta di nuovi farmaci e nuovi materiali, la logistica e la finanza sono alcuni dei settori in cui queste i calcolatori e i simulatori quantistici offrono le applicazioni più promettenti.

Un altro obiettivo è quello di espandere e rendere ancora più interconnessa la EuroQCI (Quantum Communication Infrastructure), una rete europea di fibra ottica che permette lo scambio di dati tramite metodi di comunicazione quantistica. La rete può avvalersi anche del supporto delle telecomunicazioni satellitari: nel 2026 è previsto il lancio del satellite europeo Eagle 1, che permetterà di testare la distribuzione quantistica di chiavi crittografiche (QKD), un metodo di cybersicurezza basato su proprietà fisiche e non matematiche.

Proprio questa rete dedicata un giorno permetterà la diffusione dell’Internet quantistica, ossia una rete che connetterà, invece di computer tradizionali, computer quantistici e che invece di scambiare dati codificati in bit, trasmetterà qubit. Ad oggi questo scambio quantistico di dati è possibile solo su distanze limitate, nell’ordine dei 100 km, ma con lo sviluppo di dispositivi chiamati ripetitori quantistici si potranno progressivamente coprire distanze maggiori.

Un’altra infrastruttura considerata strategica è quella di una rete di sensori quantistici, che, in alcuni ambienti, permettono monitoraggi molto più accurati rispetto a quello che riuscirebbero a fare sensori tradizionali. Un’importante applicazione si ha in ambito medico: già a partire dal 2025 alcuni Stati membri intendono sperimentare l’utilizzo della Q-MRI, una risonanza magnetica funzionale equipaggiata di sensori quantistici. Aggiungendosi ai sistemi di intelligenza artificiale, già molto bravi a rilevare ad esempio alcuni tipi di tumore, le tecnologie quantistiche potrebbero migliorare ulteriormente le strumentazioni diagnostiche.

Un’altra applicazione promettente è quella dei gravimetri quantistici, che consentono il monitoraggio di risorse sotterranee o sottomarine, anche a decine di km di profondità, come falde acquifere, depositi di gas, risorse minerarie o camere magmatiche. I gravimetri possono anche essere montati su satelliti per migliorare l’osservazione della Terra dallo spazio, con applicazioni che vanno dalle geoscienze all’ingegneria civile e che sono considerate strategiche anche in ottica di sicurezza e difesa.

Prototipi di sensori quantistici sono stati montati anche sui sistemi di navigazione satellitare Galileo: oltre a misurare lo spazio, servono anche a misurare il tempo, sincronizzando gli orologi atomici con precisione elevatissima.

Sicurezza e difesa

Quelle quantistiche sono tecnologie cosiddette dual-use, che oltre alle applicazioni civili risultano strategiche per questioni di sicurezza e difesa. I sistemi di calcolo quantistici sono in grado di esplorare applicazioni di grande interesse militare: possono simulare il comportamento di fluidi ad altissime temperature, le dinamiche esplosive, o le proprietà di materiali resistenti al calore. I sensori possono rilevare potenziali minacce, mentre le telecomunicazioni quantistiche, sia tramite fibra sia tramite satelliti, consentono lo scambio di dati in piena segretezza o performance più avanzate dei sistemi radar.

La potenza di calcolo dei computer quantistici inoltre, una volta raggiunta la piena operatività, potrebbe essere in grado di superare le barriere di cybersicurezza oggi considerate insuperabili dai computer classici. È anche per questo che ci si vuole attrezzare con sistemi quantistici di sicurezza informatica, come la QKD, che ad oggi è considerata a prova di qualsiasi tentativo di intrusione.

Gli Stati Uniti e la Cina hanno già investito massicciamente su questo tipo di applicazioni. Di conseguenza, la Commissione Europea intende supportare lo sviluppo delle tecnologie quantistiche anche tramite i fondi europei per la difesa (European Defence Fund e EU Defence Innovation Scheme). Dal 2024 ha anche incluso le tecnologie quantistiche nel dialogo con la NATO sulle “tecnologie emergenti e dirompenti” (Emerging and disruptive technologies). Nel 2026 è attesa la Quantum Sensing Space and Defence Technology Roadmap.

Dotarsi di tecnologie quantistiche rappresenta per l’Europa anche una sfida di sovranità tecnologica. La filiera di approvvigionamento delle componenti necessarie (elettronica di precisione, software dedicati, materiali critici e strategici) deve essere il più sicura e indipendente possibile.

Il Sistema industriale

Per arrivare a controllare una simile filiera, è necessario che l’intero sistema produttivo e industriale sia pronto e responsivo, secondo il documento della Commissione, già prima che le tecnologie quantistiche dimostrino la loro piena maturità.

Sebbene l’Europa ospiti circa un terzo di tutte le aziende e start-up che nel mondo operano in ambito quantistico ed abbia un’elevata produzione scientifica, non tiene il passo dei suoi competitor per quanto riguarda il numero di brevetti. Così come accade in altri ambiti high-tech, il trasferimento delle innovazioni dal laboratorio al mercato in Europa si inceppa. Le start-up restano di piccole dimensioni e non crescono, faticano ad avere accesso a capitale e la domanda dell’industria non è sufficiente ad aiutarle.

Con il Quantum Chips Industrialisation Act, atteso per il 2026, l’Europa mira a coordinare la produzione su larga scala, abbassando i costi che altrimenti, in un panorama più frammentato sarebbero più alti. Se questo sembra fattibile per tecnologie legate alle comunicazioni e ai sensori, la scommessa resta aperta sul fronte dei computer quantistici, in quanto esistono diversi approcci alla costruzione dei chip (superconduttori, fotoni, atomi neutri, ioni intrappolati, spin qubit) e nessuno ancora si è chiaramente imposto come dominatore del futuro mercato.

Per favorire la domanda di tecnologie quantistiche inoltre, gli Stati Membri saranno incoraggiati a presentarsi come compratori per stimolare la domanda, favorendo le collaborazioni pubblico-private nello sviluppo delle tecnologie. Anche le grandi aziende dell’automotive, dell’aerospazio, dell’energia, della logistica e della farmaceutica saranno tra gli attori più interessati a dotarsi di un’innovazione tecnologica che, per lo meno all’inizio del suo processo di diffusione, sembra destinata a rimanere un asset nelle mani dei grandi player. I computer quantistici non saranno progettati per sostituire i PC portatili sulle nostre scrivanie.

Competenze

Condizione necessaria per realizzare questo complesso sistema produttivo e industriale è quella di avere personale altamente qualificato che sia in grado di maneggiare e gestire la complessità delle tecnologie quantistiche. In Europa già oggi esistono più di 40 programmi di master dedicati a questo campo emergente e la qualità della produzione scientifica è elevata. Tuttavia, secondo le proiezioni della Quantum Europe Strategy, tutto questo non sarà sufficiente a incontrare la futura domanda industriale di competenze, data in forte accelerazione. Anche in questo caso, la Commissione ha in programma una serie di attività di supporto alla formazione e alla diffusione di quella che chiama un’alfabetizzazione quantistica.

Nonostante tutte le promesse e le aspettative, che negli ultimi anni sono a volte anche state esagerate, le tecnologie quantistiche si trovano ancora a uno stadio di sviluppo precoce, ammette il documento strategico, e non è ancora garantito che tutti gli ostacoli scientifici e tecnologici verranno rimossi dal percorso che porta alla piena maturità tecnologica. Ma è proprio per questo, sembra di conseguenza voler dire il documento, che l’Europa deve muoversi ora per guadagnarsi una posizione strategica.

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