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La Computazione Quantistica è il Prossimo Grande Trend Tecnologico?

Scopri le opportunità emergenti nella computazione quantistica e conosci le principali aziende coinvolte in questa tecnologia all’avanguardia.

La computazione quantistica è una tecnologia emergente che ha il potenziale per rivoluzionare molte industrie.

Secondo Statista, il mercato della computazione quantistica dovrebbe raggiungere un fatturato totale di 8,6 miliardi di dollari entro il 2027. Per mettere ciò in prospettiva, l’industria valeva solo 412 milioni di dollari nel 2020.

Con questo in mente, è evidente che il campo della computazione quantistica è nascente ed eccitante. Qui, l’Investing News Network esamina il suo impatto potenziale su diverse industrie e come gli investitori possono ottenere esposizione allo spazio.

Cos’è la computazione quantistica?

La computazione quantistica è una forma di calcolo che sfrutta i principi della meccanica quantistica per effettuare calcoli a livello atomico o subatomico. A differenza della computazione tradizionale, basata su cifre binarie o bit, che possono essere sia 0 che 1, la computazione quantistica si basa sui qubit, che possono rappresentare molte più informazioni dei bit. I qubit possono essere contemporaneamente sia 0 che 1, il che consente ai computer quantistici di calcolare insiemi di dati più ampi molto più velocemente rispetto ai computer tradizionali. I computer quantistici possono anche esplorare contemporaneamente diverse soluzioni possibili.

Ciò conferisce loro un vantaggio distintivo nella risoluzione di problemi legati all’ottimizzazione, alla crittografia, all’apprendimento automatico e alla modellazione finanziaria. I computer quantistici hanno anche applicazioni promettenti in chimica e scienza dei materiali. Ad esempio, la computazione quantistica può simulare come un composto chimico potrebbe reagire in varie situazioni.

Come funziona la computazione quantistica?

La computazione quantistica si basa sui principi della sovrapposizione e dell’entanglement. In meccanica quantistica, la sovrapposizione descrive la capacità di un sistema di rimanere in molteplici stati contemporaneamente fino a quando non viene misurato. La misurazione in questo contesto si riferisce a qualsiasi interazione tra qubit e un sistema esterno, come un rivelatore o un sensore, che farebbe collassare i qubit da stati multipli a uno singolo.

Per comprendere il concetto di sovrapposizione è utile immaginare una moneta che gira sul suo bordo. Quando una moneta sta girando, si dice che è in uno stato di sovrapposizione, il che significa che non è definita né come testa né come croce. Tuttavia, se la moneta viene urtata o disturbata in qualche modo, smetterà di girare e finirà per mostrare sia testa che croce. In questa analogia, la moneta sarebbero i qubit e la misurazione sarebbe ciò che ha causato la moneta a smettere di girare. I qubit sono sensibili alle interferenze dal loro ambiente e di solito sono conservati a temperature molto basse nei dispositivi di calcolo per proteggerli da influenze come fluttuazioni di temperatura, campi elettromagnetici e altre particelle.

Per quanto riguarda l’entanglement, descrive una connessione profonda tra due qubit, dove lo stato di un qubit dipende direttamente dall’altro qubit, indipendentemente dalla distanza tra i due.

Ci sono due proprietà chiave dell’entanglement su cui dipendono tutte le applicazioni derivate da esso. Il primo, la Monogamia dell’Entanglement, afferma che l’entanglement tra due qubit non può essere condiviso con un terzo. La seconda proprietà dell’entanglement è chiamata Coordinazione Massimale: afferma che lo stato quantico di un sistema è una combinazione di tutti i possibili stati in cui il sistema potrebbe trovarsi, e che ciascuno stato viene misurato dalla sua probabilità. La Coordinazione Massimale è una caratteristica importante della meccanica quantistica che la distingue dalla fisica classica e che consente ai sistemi informatici quantistici di mostrare sovrapposizione e entanglement.

Quali aziende sono leader nella computazione quantistica?

IBM (NYSE: IBM) ha di gran lunga uno dei portafogli di servizi e prodotti di computazione quantistica più ampi e diversificati. La sua Divisione di Computazione Quantistica offre oltre 100 dispositivi a qubit, e l’azienda dispone di un grande data center quantistico a New York. Nel 2024, IBM porterà risorse quantistiche in Europa con il completamento del suo data center a Ehningen, in Germania.

IBM è anche nota per lo sviluppo del primo computer quantistico commercialmente disponibile, IBM Quantum System One, nel gennaio 2019. Nel dicembre 2023, l’azienda ha annunciato lo sviluppo di un modello più recente, IBM Quantum System Two, alimentato da tre chip Heron, ciascuno contenente 133 qubit. Quantum System Two è progettato per essere modulare e scalabile per accogliere eventuali futuri progressi nella computazione quantistica.

IBM offre anche un kit di sviluppo software chiamato Qiskit, che è una suite di prodotti software open-source che i programmatori possono usare per progettare i propri algoritmi ed eseguire simulazioni su computer classici prima di eseguirli su computer quantistici. Qiskit si basa sul linguaggio di programmazione Python, rendendolo accessibile a chiunque sia interessato a imparare. La versione più recente, Qiskit 1.0, sarà rilasciata nel febbraio 2024.

Oltre a questi sviluppi, IBM ha diversi progetti ambiziosi nella computazione quantistica nel suo piano di lavoro, e l’azienda dispone di una piattaforma online, la Quantum Network, che dà agli utenti accesso ai suoi servizi di computazione quantistica basati su cloud. A partire da aprile 2023, EY Global Services si è unita alla rete per razionalizzare e potenziare le sue capacità di ricerca.

Google (NASDAQ: GOOGL) è un altro grande nome della tecnologia coinvolto nella computazione quantistica. Il suo Quantum AI lavora dal 2014 per sviluppare processori e algoritmi, e afferma di essere stato il primo a raggiungere la supremazia quantistica con il suo computer quantistico nel 2019. Il framework open-source dell’azienda, Cirq, consente agli utenti di scrivere, manipolare, ottimizzare ed eseguire circuiti quantistici su computer e simulatori costruiti per la computazione quantistica.

Microsoft (NASDAQ: MSFT) ha compiuto anche progressi nella computazione quantistica. Azure Quantum, un componente del servizio di cloud computing dell’azienda, Azure, offre risorse per gli utenti che vogliono saperne di più sulla computazione quantistica, incluso un kit di sviluppo che può essere utilizzato per creare applicazioni quantistiche personalizzate. Il suo chatbot, una versione focalizzata sulla quantistica di Copilot, l’assistente di codifica alimentato dall’IA di Microsoft, può spiegare concetti poco familiari e aiutare gli utenti a navigare nel mondo della computazione quantistica più facilmente.

L’azienda ha anche condotto ricerche approfondite per costruire un supercomputer quantistico scalabile. A maggio 2023, i ricercatori di Microsoft hanno raggiunto un traguardo significativo quando hanno creato con successo un nuovo tipo di qubit che può rendere i computer quantistici più resistenti agli errori e stabili. Questo rappresenta una grande svolta nella computazione quantistica e nella fisica, e il viaggio di Microsoft verso questo obiettivo è stato dettagliato nel numero di giugno 2023 di Physical Review B.

Ma tanto le grandi aziende tech sono desiderose di far avanzare il campo della computazione quantistica, non sono sole. Sono emerse diverse piccole startup in Europa, Nord America e Australia, tra cui Q-Ctrl, Multiverse Computing, Universal Quantum, 1QBit e QC Ware, tutte impegnate verso soluzioni di computazione quantistica accessibili.

In notizie più recenti, il 16 gennaio, JP Morgan (NYSE: JPM) ha guidato un gruppo di investitori in un round di finanziamento da 300 milioni di dollari per Quantinuum, una spinoff di Honeywell International (NASDAQ: HON) focalizzata sul far avanzare il campo. La società di investimenti è stata a lungo sostenitrice del settore dei computer, lavorando con l’azienda dal 2020. Quantinuum è stata formata attraverso una fusione di Honeywell Quantum Solutions e Cambridge Quantum nel novembre 2021.

JP Morgan potrebbe sperare di raccogliere i benefici che la computazione quantistica offre all’industria finanziaria. Un recente post sul blog di Bank Underground mette in evidenza i “cambiamenti di alto livello” che stanno arrivando ai sistemi di pagamento, tra cui l’abilitazione di sistemi di pagamento più efficienti e smart contract.

Per cosa viene utilizzata la computazione quantistica?

La computazione quantistica ha il potenziale per influenzare una vasta gamma di settori, tra cui finanza, farmaceutica e logistica. Ad esempio, i computer quantistici potrebbero ottimizzare i portafogli azionari, sviluppare nuovi farmaci più rapidamente o migliorare la gestione della catena di approvvigionamento.

La computazione quantistica è stata anche applicata allo sviluppo di algoritmi di apprendimento automatico, un ambito che è ancora in una fase relativamente iniziale di sviluppo ed è ricco di potenzialità per innovazioni rivoluzionarie. Due algoritmi quantistici che hanno già contribuito molto al campo dell’apprendimento automatico sono l’Algoritmo di Grover, che può fornire risultati di ricerca non strutturati più rapidamente e migliorare il riconoscimento dei modelli nelle macchine; e l’algoritmo di trasformata di Fourier quantistica, che ha proprietà che lo rendono strumentale per la comprensione della dinamica temporale, conferendogli un vantaggio distintivo per applicazioni come l’analisi delle tendenze di mercato, le previsioni del tempo e il riconoscimento del linguaggio.

La computazione quantistica, insieme all’intelligenza artificiale, catalizzerà senza dubbio lo sviluppo di soluzioni per alcuni dei problemi più complessi del mondo. Tuttavia, come molte tecnologie emergenti, le proprietà uniche che rendono la computazione quantistica un campo così promettente presentano anche sfide e rischi. Alcuni esperti hanno sottolineato che i computer quantistici hanno il potenziale per rompere la maggior parte delle tecniche di crittografia attualmente utilizzate per la sicurezza informatica. Man mano che i computer quantistici diventano più potenti, le tecniche di crittografia dovranno essere sostituite con nuove alternative resistenti ai quanti. Rimanere un passo avanti rispetto al panorama sempre in evoluzione delle minacce alla sicurezza informatica sarà cruciale.

In risposta a queste minacce alla sicurezza informatica, l’amministrazione Biden ha firmato la Quantum Computing and Cybersecurity Preparedness Act nel 2022. Essa richiede che le agenzie federali adottino difese adeguate contro gli attacchi abilitati dalla computazione quantistica e migrino i sistemi verso la crittografia post-quantistica.

Riassunto per gli Investitori

Con l’avanzare della computazione quantistica, gli investitori interessati a ottenere esposizione a questa tecnologia emergente potranno scegliere tra aziende che stanno attivamente cercando e sviluppando tecnologie di computazione quantistica, nonché aziende che sono posizionate per beneficiare dall’adozione della computazione quantistica nei loro settori.

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