Plasmare la lunga corsa nelle tecnologie quantistiche

Informatica quantistica (QC), una delle tecnologie più rivoluzionarie del nostro tempo, è a circa un decennio di distanza da un’applicazione commerciale diffusa, sulla base della nostra recente analisi. Meno conosciute, ma anche importanti, sono due tecnologie correlate che potrebbero diventare disponibili molto prima: il rilevamento quantistico (QS) e la comunicazione quantistica (QComm).

Tutti i sistemi quantistici sono incredibilmente complessi, ma i loro vantaggi sono semplici. In molti casi, il controllo qualità riduce esponenzialmente i tempi di elaborazione, consentendo di risolvere problemi precedentemente intrattabili. QS consentirà misurazioni più accurate e potrebbe offrire una maggiore accessibilità rispetto ai sensori esistenti (ad esempio, attraverso la miniaturizzazione del dispositivo). QComm abiliterà protocolli di crittografia avanzati che potrebbero aumentare notevolmente la sicurezza delle informazioni sensibili e consentirà anche alcune funzioni critiche di calcolo quantistico (per ulteriori informazioni sui fenomeni quantistici alla base di QC, QS e QComm, vedere la barra laterale, "Il salto tecnologico" ).

Con le tecnologie quantistiche, le informazioni sono codificate in bit quantistici (qubit). Mentre i bit utilizzati nell'informatica classica sono binari, con un valore pari a 0 o 1, i qubit possono assumere valori pari a 0, 1 o una combinazione di entrambi. I qubit ottengono la loro capacità unica di assumere più valori perché si basano sul fenomeno quantistico noto come sovrapposizione, la combinazione di due fenomeni fisici distinti dello stesso tipo (come lo spin o la lunghezza d'onda) in modo che coesistano come parte dello stesso evento. La sovrapposizione consente nuovi algoritmi di calcolo in grado di comprimere in modo massiccio il tempo di calcolo. Per dare un’idea del miglioramento: nel 2020, un gruppo di ricerca cinese ha utilizzato l’informatica quantistica per trovare una soluzione che avrebbe impiegato 2,5 miliardi di anni per generare un supercomputer classico.

Poiché i sistemi quantistici sono molto sensibili ai cambiamenti nell’ambiente, i sensori quantistici potrebbero potenzialmente rilevare piccoli cambiamenti nell’ambiente che vanno oltre la portata dei sensori ordinari. Con la comunicazione quantistica, i qubit comunicano tra luoghi distanti, consentendo il calcolo quantistico parallelo. Consentono inoltre una comunicazione sicura attraverso un fenomeno quantistico chiamato entanglement, un processo in cui la misurazione di un qubit ne influenza istantaneamente un altro, anche se si trovano a grande distanza. L'entanglement garantisce che le informazioni non possano essere intercettate mentre passano da un qubit all'altro. Sebbene l’entanglement possa essere utilizzato anche nel rilevamento quantistico, è meno fondamentale per la tecnologia e alcuni sensori quantistici non si basano su questo principio.

Grazie alle loro capacità uniche, QC, QS e QComm potrebbero trasformare molteplici mercati, tra cui l'informatica ad alte prestazioni, la navigazione, i prodotti farmaceutici e l'imaging medico. Molti giganti e start-up della tecnologia hanno già investito in modo significativo nelle tecnologie quantistiche, con accordi confermati e annunciati solo per il 2021 per un totale di circa 2,1 miliardi di dollari. La maggior parte dei finanziamenti affluisce alle iniziative QC, ma un recente accordo da centinaia di milioni per QComm, che coinvolge una società di acquisizione ad hoc, mostra che le altre tecnologie quantistiche stanno cominciando ad attirare un interesse significativo. Ci aspettiamo che QComm e QS attirino finanziamenti ancora maggiori in futuro, anche se è improbabile che raggiungano gli stessi livelli di QC perché i mercati per queste tecnologie sono più piccoli.

La corsa per guidare i settori QS e QComm si intensificherà presto man mano che sempre più concorrenti scommetteranno. Sebbene persista molta incertezza, le aziende che hanno maggiori probabilità di perseverare sono quelle che traducono le tecnologie quantistiche in applicazioni del mondo reale con un ampio appeal. Come per qualsiasi tecnologia nascente, tuttavia, gli investitori potrebbero avere difficoltà a identificare le tecnologie che rientrano in questa categoria. I prototipi promettenti potrebbero incontrare problemi tecnici man mano che la ricerca e sviluppo procede oppure la domanda di nuovi prodotti potrebbe non soddisfare le aspettative iniziali. Anche il tempismo è una considerazione importante per gli investitori, poiché devono determinare se piazzare le proprie scommesse prima che una tecnologia abbia raggiunto la maturità o dopo che sia stata commercializzata.