Il Quantum Computing sembra un tema quasi da fantascienza, ma in realtà è già ora di cominciare a investire e sperimentare non solo nella ricerca, ma anche nell’industria. L’Italia è piuttosto indietro, ma qualcosa inizia a muoversi. Sia negli investimenti pubblici, con i 320 milioni di euro stanziati per l’ICSC (Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing), una delle 5 strutture per le tecnologie di frontiera previste dal PNRR, inaugurato pochi giorni fa al Tecnopolo di Bologna. E sia nelle imprese private, anche se per ora si tratta ancora di sperimentazioni di pochi pionieri: il 50% delle aziende italiane infatti non conosce il tema, e solo il 14% ha già avviato valutazioni e progetti.

Sono alcuni dei principali responsi del primo report del neonato Osservatorio Quantum Computing & Communication del Politecnico di Milano, presentato ieri e sostenuto da Accenture, Acea, Assicurazioni Generali, Banca Mediolanum, Data Reply, Enel, Eni, Intesa Sanpaolo, NTT Data, PwC, Sogei, Credem Banca, EY, Gruppo Ferrovie dello Stato Italiane, IBM e Sopra Steria.

“Abbiamo istituito questo osservatorio perché il Quantum Computing è un tema dirompente, che va studiato e compreso”, ha detto Valeria Portale, co-direttore dell’Osservatorio, al convegno di presentazione del report. “Vogliamo aiutare e affiancare le aziende che stanno investendo in queste tecnologie, e contribuire alla nascita di un ecosistema in Italia di ricerca e sperimentazione pubblica e privata”.

Il ruolo del centro per HPC, Big data e Quantum appena lanciato a Bologna

Oss quantum grafico 1 chwAbbiamo già parlato molte volte del Quantum Computing e delle sue caratteristiche principali. In estrema sintesi è una tecnologia rivoluzionaria, con potenzialità enormi perché i computer quantistici hanno capacità di elaborazione di vari ordini di grandezza superiori rispetto anche all’attuale HPC (High Performance Computing), e quindi possono risolvere problemi per ora non affrontabili per la mole di calcoli che richiedono.

“I prossimi decenni vedranno cambiamenti importanti con l’applicazione delle tecnologie quantistiche in settori come intelligenza artificiale, medicina, energia, ambiente, e molti altri”, ha detto Paolo Cremonesi, Responsabile Scientifico dell’Osservatorio e docente del Polimi.

“Ci sono però ancora sfide importanti per passare dal livello prototipale di oggi a una tecnologia di supercalcolo affidabile: tecnicamente il problema principale è l’interferenza con il mondo esterno: questi computer lavorano in modo ottimale solo se sono totalmente isolati, il che è impossibile, per cui occorre trovare il modo di ridurre le interferenze al minimo”.

In questo senso, continua Cremonesi, il Centro Nazionale ICSC, finanziato dal PNRR e lanciato pochi giorni fa è un passo importante. “Il Centro ha 3 obiettivi: costruire un’infrastruttura di supercalcolo italiana, aggregare le risorse di ricerca e di innovazione nei settori più strategici per il Paese, e posizionarsi come la piattaforma nazionale a supporto di iniziative scientifiche e industriali. Il Politecnico di Milano ha un ruolo trainante, perché coordina, assieme all’Università di Padova, lo “spoke 10” del centro, dedicato al Quantum Computing. Gli obiettivi sono di lavorare alla ricerca e sviluppo di computer quantistici scalabili e affidabili, cioè industrializzabili e ingegnerizzabili per usi pratici, e trovare “use case” industriali con benefici concreti”.

Lo scenario internazionale: 179 vendor, e 126 progetti in 96 aziende

I principali approfondimenti di questo primo report dell’Osservatorio sono una panoramica dello scenario internazionale di offerta e domanda del Quantum Computing, e un’indagine su un centinaio di imprese italiane per fotografare il livello di attenzione e i primi progetti in queste tecnologie.

A livello internazionale il punto di partenza è che i governi di tutto il mondo stanno finanziando la ricerca pubblica in area Quantum. In Europa sono stati stanziati 7 miliardi di euro, di cui uno dalla Commissione Europea e il resto dai singoli governi.

Sul lato offerta, l’Osservatorio ha censito 179 fornitori di tecnologie Quantum nel mondo, di cui l’86% direttamente nati in questo settore, che hanno raccolto investimenti per 3,4 miliardi di dollari negli ultimi 5 anni, di cui 1,6 miliardi solo nel 2021. Alcuni hanno già superato la fase startup, e si sono già registrate le prime quotazioni in borsa (almeno tre oltre il miliardo di dollari) e operazioni di M&A.

L’ambito più embrionale al momento è l’hardware, dove gli operatori censiti sono 42 e seguono diversi approcci tecnologici, non essendosi ancora affermato uno standard. Buona parte di queste aziende comunque rende già accessibili i prototipi in Cloud per favorire la sperimentazione di soluzioni software. Secondo l’Osservatorio è probabile che già nel prossimo decennio sarà costruito il primo computer quantistico su grande scala, in grado di risolvere problemi di interesse industriale.

Passando alla domanda di soluzioni Quantum, l’Osservatorio ha censito nel mondo 126 progetti di Quantum Computing negli ultimi sei anni – di cui 3 in Italia – da parte di 96 grandi imprese private (si tratta dei soli progetti annunciati ufficialmente). Sono aziende che hanno iniziato a sperimentare il Quantum per comprenderne le opportunità, sviluppare know-how e garantirsi vantaggio competitivo dalla precoce industrializzazione di soluzioni.

Le applicazioni: ottimizzazione, simulazione e pattern recognition

Il 42% di questi progetti risulta in fase di POC (Proof of Concept), ovvero uno use case implementato su scala ridotta di cui si stanno misurando i primi risultati. Il resto sono progetti di valutazione di uno o più ambiti d’applicazione o solo annunci di partnership con attori dell’offerta per esplorare la tecnologia. Interessante anche che il 16% dei progetti ha un approccio ibrido, in cui il Quantum computing è usato solo per una parte del problema e affiancato al computing tradizionale per il resto.

L’ambito applicativo più diffuso è l’ottimizzazione (43% dei progetti), cioè la ricerca della soluzione ottimale tra una vasta gamma di scelte, come nel caso dei percorsi logistici. Segue la simulazione (38%) del comportamento di sistemi complessi, come le molecole e i composti chimici nella ricerca di nuovi farmaci, e il pattern recognition, classification e clustering (19%), che si svolgono all’interno di grandi dataset con lo scopo di alimentare modelli predittivi, come nel caso del riconoscimento di frodi.

I settori più attivi sono in questo momento il mondo bancario e assicurativo (con il 21% dei progetti), seguito da chimico-farmaceutico (20%), automobilistico (18%), energetico, utility e telco (12%), aerospaziale e difesa (11%), manifatturiero (9%), logistica e retail (5%).

L’indagine in Italia: 20 progetti in corso ma il 62% non conosce o non è interessato

oss quantum grafico 3 chwInfine l’indagine italiana, che ha riguardato 106 imprese che già lavorano con gli Osservatori. “Si tratta quindi di un campione già orientato, non statistico ma comunque significativo”, ha spiegato Marina Natalucci, co-direttore dell’Osservatorio. Ne emerge che il Quantum Computing in Italia è ancora un tema di nicchia: “Il 50% delle imprese non lo conosce, e il 12% non è interessato. Solo il 14% ha avviato progetti sperimentali – ci risultano 20 progetti in corso, quindi più dei 3 ufficialmente annunciati – , mentre il 11% ne avvierà uno nel prossimo anno, e il 13% ha avviato riflessioni preliminari interne”.

Tirando le somme, continua Natalucci, “la ricerca in rapido progresso, l’attenzione dei governi e delle istituzioni c’è, lo sviluppo hardware è in continua evoluzione, non è ancora emerso uno standard ma l’ecosistema – cioè la ricerca e le aziende della domanda – sta lavorando già al software, e anche in Italia le ziende più innovative e con maggiori disponbilità di risorse hanno iniziato a sperimentare in uno scenario di conoscenza del tema molto embrionale”.

L’ulteriore diffusione e sviluppo del Quantum a questo punto ha due importanti ostacoli, confermati dalle risposte all’indagine in Italia, ha concluso Valeria Portale: la carenza di competenze specialistiche, e un problema “culturale”, che si traduce nella difficoltà di trovare “use case”, e nella pretesa di valutare dei ROI per una tecnologia che è ancora troppo sperimentale.

Oss quantum grafico 2 chw“I centri di ricerca ci sono, ma sono poco conosciuti dalle imprese: occorre creare legami. L’impegno del governo e il PNRR aiutano, ma siamo in ritardo rispetto ad altri paesi che hanno investito molto di più e prima. Anche l’offerta risulta in ritardo: le startup italiane su questi temi non sono tante. In estrema sintesi per favorire la crescita del Quantum Computing in Italia adesso servono tre cose: dare continuità al PNRR, formare capitale umano attraverso corsi e certificazioni ad hoc, e diffondere conoscenza nelle imprese”.