Quantum Technologies – La Seconda Rivoluzione Quantistica tra opportunità e sfide

Durante il Forum ICT Security 2024, Lorenzo Pupillo – Senior Associate Research Fellow e Head of the Cybersecurity presso il Center for European Policy Studies (CEPS) – ha esaminato la trasformazione in atto nell’intervento “La governance delle quantum technologies: sfide etiche e di policy” descrivendo come il panorama tecnologico contemporaneo sia caratterizzato da una trasformazione profonda e radicale: l’avvento della seconda rivoluzione quantistica.

Rappresentando un salto paradigmatico rispetto al passato, la seconda rivoluzione quantistica è stata descritta non solo come avanzamento tecnologico ma come una rivoluzione destinata a rimodellare l’intera società, influenzando profondamente i nostri modi di vivere e di lavorare.

Guarda il video completo dell’intervento:

Potenziale delle Quantum Technologies

Come afferma l’esperto del CEPS, le Quantum Technologies “cambieranno il mondo come lo conosciamo, non solo accelerando i processi esistenti ma aprendo la strada a possibilità finora inimmaginabili”.

Il quantum parallelism consente infatti di eseguire calcoli in modo radicalmente diverso rispetto ai computer classici, riducendo a pochi minuti tempi di elaborazione che in passato avrebbero richiesto mesi o anni; lo storico dibattito tra Einstein e Bohr sulla natura della meccanica quantistica ha contribuito a porre le premesse teoriche per questa nuova fase, con il fondamentale contributo di Bohr alla convalida dei principi quantistici.

Questa capacità di elaborazione massiva ha il potenziale per risolvere problemi estremamente complessi, migliorando significativamente settori quali la logistica, l’intelligenza artificiale e la ricerca scientifica avanzata.

Tra i dati citati da Pupillo spiccano le previsioni McKinsey secondo le quali il mercato delle Quantum Technologies potrebbe valere 1,3 trilioni di dollari entro il 2035, riflettendone l’impatto rivoluzionario su settori chiave come la sanità, la finanza e l’energia.

Applicazioni nella Sanità e nella Sostenibilità ambientale

Citando alcuni importanti esempi di applicazioni concrete, il relatore ha illustrato come i computer quantistici promettano di trasformare radicalmente il processo di scoperta di nuovi farmaci: la capacità di simulare interazioni molecolari complesse consentirà infatti di sviluppare nuovi farmaci in una frazione del tempo richiesto oggi, con implicazioni rivoluzionarie per il trattamento di malattie attualmente incurabili.

Ciò potrebbe portare a progressi significativi nella cura di patologie come il cancro o le malattie neurodegenerative, offrendo terapie personalizzate basate sulla genetica individuale dei pazienti.

Le Quantum Technologies potrebbero contribuire anche alla lotta contro il cambiamento climatico, ottimizzando la cattura del carbonio e permettendo di sviluppare nuovi materiali per l’energia pulita con un’efficienza senza precedenti, così da facilitare la transizione verso un’economia sostenibile; inoltre i computer quantistici potrebbero migliorare significativamente la previsione dei modelli climatici, consentendo una risposta più tempestiva ed efficace alle emergenze ambientali.

Applicazioni nel settore finanziario

Il settore finanziario sta già preparandosi per l’era quantistica, con le principali istituzioni che investono massicciamente nella transizione verso sistemi post-quantum.

Le simulazioni di portafoglio quantistiche promettono di rivoluzionare la gestione del rischio, mentre nuovi algoritmi potrebbero prevedere tendenze di mercato con una precisione senza precedenti.

La capacità di analizzare enormi quantità di dati e di identificare pattern nascosti con una velocità e una precisione mai viste prima potrebbe trasformare radicalmente il settore finanziario, portando a una gestione più efficace del rischio e a nuove opportunità di investimento.

Comunicazione Quantistica e Sicurezza

Pupillo ha evidenziato che la comunicazione quantistica, basata sulle proprietà uniche dei fotoni, promette di creare reti di comunicazione intrinsecamente sicure.

Il principio di indeterminazione di Heisenberg – che stabilisce l’impossibilità di misurare contemporaneamente e con estrema esattezza le proprietà che definiscono lo stato di una particella elementare senza alterarla. Di conseguenza, ogni tentativo di intercettazione lascerebbe infatti un’impronta indelebile, rendendo la comunicazione quantistica il “Santo Graal” della sicurezza informatica.

In futuro potremmo immaginare che comunicazioni governative, transazioni finanziarie e persino sistemi di messaggistica personale saranno assistiti da un livello di sicurezza mai visto prima, riducendo drasticamente il rischio di attacchi informatici e intercettazioni.

Sfide della Rivoluzione Quantistica

Nonostante il suo potenziale rivoluzionario, la rivoluzione quantistica comporta anche sfide monumentali.

Al riguardo il relatore ha ricordato come ci sia oggi una convergenza tra i produttori di computer quantistici nel considerare disponibili all’inizio della prossima decade i computer quantistici in grado di compromettere gli attuali algoritmi di criptazione,

Con oltre 90 miliardi di dispositivi che dipendono dalla crittografia per proteggere i dati sensibili coinvolti nei loro servizi – tra cui messaggistica e transazioni bancarie – il rischio è di natura sistemica; sebbene le istituzioni finanziarie stiano già prendendo provvedimenti, la transizione verso sistemi crittografici quantum-safe potrebbe richiedere fino a 12 anni, un periodo che potrebbe rivelarsi insufficiente per prevenire una crisi di sicurezza su larga scala.

Competizione geopolitica e Vulnerabilità

Il relatore ha evidenziato come la competizione globale per il “primato quantistico” stia ridisegnando gli equilibri geopolitici mondiali.

Ad oggi l’Europa mantiene una posizione di leadership in ambiti come le tecnologie criogeniche e fotoniche, con paesi come Germania, Finlandia e Paesi Bassi in prima linea.

Tuttavia la dipendenza critica da fornitori non europei, soprattutto nel settore della microelettronica, rappresenta una vulnerabilità strategica: ciò ha portato all’adozione di politiche di controllo delle esportazioni in Stati come Spagna, Regno Unito, Germania e Stati Uniti, che impongono restrizioni sul trasferimento di Quantum Technologies verso paesi terzi in base a valutazioni di sicurezza nazionale.

La corsa al primato quantistico sta altresì alimentando un aumento degli investimenti in ricerca e sviluppo, nonché un’intensa attività diplomatica volta a stabilire alleanze strategiche.

In particolare la Cina ha compiuto progressi significativi in questo settore, investendo massicciamente in infrastrutture e competenze per raggiungere la leadership quantistica, aumentando così la pressione sugli altri attori globali.

Disuguaglianze globali negli Investimenti

Pupillo ha evidenziato come anche la distribuzione geografica degli investimenti quantistici riveli un quadro preoccupante di disuguaglianza globale.

Mentre infatti Nord America, Europa e Asia orientale guidano l’innovazione con investimenti significativi, Africa e America Latina rischiano di rimanere indietro.

Nonostante le recenti iniziative in Brasile e Sudafrica rappresentino segnali positivi, tale divario è ancora rilevante e rischia di ampliare ulteriormente le disuguaglianze globali, creando una spaccatura tra i paesi che hanno accesso alle Quantum Technologies e quelli che ne sono esclusi.

È necessario un impegno internazionale per promuovere una distribuzione equa delle Quantum Technologies, attraverso investimenti mirati e collaborazioni intercontinentali che consentano anche ai paesi in via di sviluppo di prendere parte a questa rivoluzione.

Divario nelle Competenze Quantistiche

Un aspetto cruciale – ma spesso sottovalutato – è il divario nelle competenze quantistiche.

Il mondo delle quantum technologies soffre di una carenza di professionisti qualificati, nonché di una significativa sottorappresentazione di donne e minoranze: tale mancanza di diversità non è solo una questione di giustizia sociale, rappresentando un ostacolo concreto allo sviluppo del settore.

Per di più la domanda di competenze quantistiche sta crescendo esponenzialmente, con previsioni che indicano un deficit critico nei prossimi anni se non verranno adottate azioni correttive immediate. Università e istituti di ricerca stanno cercando di colmare il divario offrendo programmi specifici in Quantum Technologies, ma il processo è lento e richiede un impegno coordinato da parte di governi, industrie e istituzioni educative.

Senza una forza lavoro diversificata e adeguatamente preparata, ha ricordato il relatore, rischiamo di non poter sfruttare appieno le potenzialità di questa rivoluzione.

Implicazioni etiche

Le implicazioni etiche delle Quantum Technologies sono profonde e complesse.

Ad esempio, la possibilità di utilizzare computer quantistici per modificare il genoma umano solleva interrogativi etici fondamentali: fino a che punto è lecito utilizzare una tale potenza di calcolo per alterare il DNA umano? Quali potrebbero essere le conseguenze sociali e morali di una manipolazione genetica su larga scala?

Inoltre l’integrazione con l’intelligenza artificiale, attraverso il quantum machine learning, potrebbe portare a sistemi decisionali autonomi di una complessità finora inimmaginabile. Tali sistemi potrebbero prendere decisioni critiche senza alcun intervento umano, sollevando importanti questioni riguardo alla responsabilità e alla trasparenza.

Come società dobbiamo chiederci non solo cosa queste tecnologie possono fare, ma cosa dovrebbero fare. È fondamentale sviluppare un quadro normativo solido per garantire un uso responsabile e benefico di queste tecnologie, prevenendo abusi che potrebbero mettere a rischio la nostra stessa umanità.

Quantum Computing as a Service

Nello scenario attuale un dato particolarmente interessante è l’emersione di modelli di Quantum Computing as a Service, che potrebbero democratizzare l’accesso a queste tecnologie.

Possiamo immaginare un futuro in cui piccole imprese, startup e università abbiano accesso alla potenza di calcolo quantistica senza dover investire in infrastrutture costose: tuttavia questi modelli richiedono meccanismi di controllo sofisticati per prevenire usi malevoli, un’area di ricerca in rapida evoluzione.

La sicurezza rimane una priorità, poiché l’accesso a tecnologie così potenti potrebbe essere sfruttato anche da attori con intenti malevoli, come hacker od organizzazioni criminali.

Innovazione Responsabile e Regulatory Sandboxes

Per affrontare queste sfide il relatore ha evidenziato come l’approccio dell’Innovazione Responsabile adotti una prospettiva di lungo termine per promuovere lo sviluppo tecnologico senza rinunciare a gestirne gli impatti sociali, così consentendo di bilanciare innovazione e sicurezza.

Questo approccio include l’uso di “regulatory sandboxes”, ovvero ambienti controllati in cui sperimentare nuove applicazioni sotto supervisione regolatoria. Le “regulatory sandboxes” possono facilitare la collaborazione tra diverse parti interessate – aziende tecnologiche, regolatori, società civile – creando un ambiente di sperimentazione sicuro ma flessibile: ciò è particolarmente importante per tecnologie dirompenti come quelle quantistiche, il cui impatto è ancora in gran parte sconosciuto e potenzialmente trasformativo.

Le raccomandazioni del CEPS includono pertanto l’implementazione di sistemi di governance anticipatoria che considerino gli impatti delle tecnologie prima del loro sviluppo completo, nonché l’adozione di solidi framework etici.

Conclusione

La sfida posta dalle quantum technologies non è solo tecnologica ma anche profondamente umana, portando a chiederci come sfruttare questi strumenti rivoluzionari per creare un mondo più equo, sicuro e prospero per tutti. Dalla risposta a queste domande dipenderanno tanto il successo della rivoluzione quantistica, quanto il tipo di società che costruiremo per le generazioni future.

Il relatore ha concluso l’intervento ribadendo come sia fondamentale sviluppare meccanismi di accesso equo alle Quantum Technologies, per evitare il consolidamento di un “quantum divide” che accentui le differenze socio-economiche tra le nazioni e lasci indietro i Paesi in via di sviluppo.

È inoltre cruciale promuovere la formazione di esperti nel campo della governance tecnologica, in grado di anticipare e gestire le sfide emergenti; senza una gestione adeguata, infatti, le Quantum Technologies potrebbero facilmente sfuggire al controllo, con conseguenze potenzialmente devastanti per la società globale.

La seconda rivoluzione quantistica rappresenta un’opportunità unica nella storia per ridefinire le nostre capacità e i nostri limiti: sta a noi decidere come sfruttare questo potenziale per costruire un mondo migliore, in cui la tecnologia sia al servizio delle persone – e non il contrario.