La tecnologia quantistica: la rivoluzione che verrà

Enrico Prati, ricercatore del Consiglio Nazionale delle Ricerche, ha tenuto la lezione ”Fisica quantistica e intelligence“ al Master in Intelligence dell’Università della Calabria, diretto da Mario Caligiuri.

Prati, uno dei più importanti studiosi europei della fisica quantistica, ha esordito ricordando che ”uscire dalla comfort zone è fondamentale per restare al passo con i tempi e comprendere lo tsunami tecnologico, per cui non facciamo in tempo a esaurire una nuova forma di tecnologia che ce n’è già qualcuna che sopravanza. Negli ultimi anni, infatti, i vari sviluppi tecnologici (dal nucleare alle microonde, dal chip ai fenomeni quantistici) hanno creato opportunità per controllare la materia e l’ambiente intorno a noi. Infatti, è aumentata la potenza degli Stati e dei singoli individui, tanto che oggi ciascuno di noi riesce a fare delle cose superiori a quelle che cento anni fa poteva fare un re”. 

Ha  introdotto l’argomento della lezione, sottolineando come la fisica quantistica sia regolata da principi diversi rispetto a quella tradizionale, riferendosi ad oggetti estremamente piccoli, come gli elettroni. Una di queste è la sovrapposizione quantistica, una proprietà intrinseca alla materia, per cui non può essere determinata finché non la si guarda in uno specifico momento. Inoltre, la meccanica quantistica non segue la proprietà commutativa, ma si descrive matematicamente in maniera completamente diversa. 

Per Prati, sebbene spesso appaia incomprensibile ed aliena, la fisica quantistica, che esiste da circa un secolo, è di imprenscindibile interesse per l’intelligence, a causa dellle potenzialità e capacità che le tecnologie quantistiche potranno offrire nel futuro. Inoltre, gli stessi principi possono trovare applicazione negli studi dei sistemi e delle dinamiche sociali, così come fatto da Der Derian in Australia, per fare predizioni su quello che potrebbe succedere in un contesto dinamico, dove ci sono più parti coinvolte, in competizione tra loro.

Prati è giunto poi a delineare i tre tipi di tecnologie quantistiche da tenere in considerazione: i computer, le comunicazioni e i sensori, che vanno tutte nella direzione di aumentare la nostra sfera d’influenza su quello che abbiamo intorno. 

Per il ricercatore, questi tre ambiti sono collegati tra loro e rispondono all’esigenza dell’intelligence di processare una quantità di dati sempre maggiore (computer), permettono di processare i dati con maggiore sicurezza e integrità (comunicazione) e, infine una maggiore consapevolezza nell’uso delle tecnologie (sensori). 

Ha proseguito, ricordando che il computer quantistico, circa 40 anni fa veniva studiato per ottenere un minore consumo energetico, mentre oggi assicura una straordinaria potenza di calcolo. 

Per il docente, bisogna garantire una ”catena quantistica“ tra questi tre elementi, collegando le potenzialità di raccolta di un quantum imaging o di un quantum radar con quelle di calcolo di un computer quantistico, attraverso una rete di comunicazione quantistica (quantum internet), che, utilizzando la crittografia quantum distribution delle chiavi, assicuri l’integrità del dato scambiato.

E‘ importante - ha proseguito - esaminare quello che sta accadendo nel mondo perché insieme al digital divide si sta realizzando anche un quantum divide, poichè i paesi che stanno investendo di più sulle tecnologie quantistiche si troveranno in una posizione di vantaggio rispetto agli altri. Peraltro, tali investimenti avranno implicazioni non solo tecnologiche, ma anche economiche e geopolitiche, che, seguendo il metodo dell’intelligence, vanno tempestivamente comprese, analizzate e anticipate. In tale ambito, si può comprendere perché, se fino a pochi anni fa nessuno prendeva in considerazione le tecnologie quantistiche, oggi il solo mercato del quantum computer è di circa mezzo miliardo di dollari, con aziende come Intel, IBM, Google e tante start up che emergono in maniera improvvisa, attraendo talenti dalle migliori università mondiali, tanto che si stima che già nel 2030 il market valuepotrebbe raggiungere i 60 miliardi di dollari.

Prati ha ricordato che ”bisogna comprendere le tecnologie quantistiche profonde per rimanere aggiornati, perché l’evoluzione è continua ed è spesso acgomlagnata dalla diffusione di notizie non sempre precise. Basti pensare che quelli che spesso sono riportati come i due fondamenti dei computer quantistici (anno di invenzione nel 1982 e la legge di Moore) sono in realtà narrazioni sostanzialmente errate”.

Ad ogni modo - secondo il docente -  tali tecnologie sono rivoluzionarie, consentendo di trattare l?informazione in modo radicalmente diverso, passando dall’attuale codifica binaria di bit (1 e 0), al concetto di reversibilità delle operazioni, ovvero con una codifica non sempre stabilita (la facoltà di essere un po‘ 1 e un po‘ 0), per cui la probabilità cambia in funzione del tempo in cui avviene l’interrogazione del dato.

Il docente, si è soffermato sull’importanza di sviluppare algoritmi specifici che permettano ”di avvantaggiarsi del miglioramento computazionale offerto dai computer quantistici, che sono essenziali per permettere di compiere in un brevissimo periodo operazioni per le quali computer normali impiegherebbero secoli. Peró, senza algoritmi dedicati e per operazioni semplici, non è detto che il computer quantistico funzioni meglio di quello tradizionale”.

Prati ha descritto l’accesso ai computer quantistici, che, potendo essere programmato in tempo reale da remoto, potrebbe apparire come una esternalizzazione in un cloud, dove ci si può collegare per operazioni che richiedono calcoli particolarmente complessi. 

Inoltre, mentre le comunicazioni quantistiche assicureranno la sicurezza delle trasmissioni, i computer quantistici potranno essere utilizzati per rompere determinati algoritmi di cifratura. Saranno, d'altra parte, sicuramente decisivi per sfruttare le potenzialità offerte dall’intelligenza artificiale e dal machine learning che richiedono elevate potenze di calcolo e grandi consumi energetici.

Evidenziando l’importanza di proseguire nello studio di queste tecnologie, Prati ha sottolineato il vantaggio acquisito dagli Stati Uniti sui computer quantistici e della Repubblica Popolare cinese sulle quantum communications, concludendo che, invece, l’Unione Europea sta eccellendo soprattutto nel settore dei sensori quantistici.

Dott. Carlo CONTE