Ci sono ancora problemi che i computer di oggi non saranno mai in grado di risolvere. Ma quelli di domani sì. E che problemi: la protezione del nostro ecosistema e la lotta alle malattie gravi e incurabili. Facciamo due esempi. Sarebbe necessario che la tecnologia fosse in grado di simulare la struttura chimica di nuovi farmaci e sviluppare materiali in grado di catturare il carbonio e ridurre l’inquinamento su scala globale. Oggi non ci riesce. Domani sì. Già: ma come?
Una spiegazione sinottica la fornisce il “white paper” appena pubblicato da Anitec-Assinform, l’associazione italiana delle tecnologie dell’informazione legata a Confindustria e presieduta da Marco Gay, di cui si parla diffusamente in quest’inchiesta. Il documento s’intitola: “Il Quantum Computing a supporto della trasformazione digitale italiana”, e veramente accompagna quasi per mano il lettore alla comprensione di una sorta di nuova galassia.
Si sa che “i computer tradizionali in uso quotidianamente effettuano calcoli usando sequenze di 0 e 1. È come se al loro interno – spiega il documento – ci fossero degli esserini, i bit, che possono dire solo Sì o No. Combinando lunghe serie di Sì e No questi esserini pronunciano lunghi discorsi che sono i programmi e le applicazioni che usiamo tutti giorni. L’unità di calcolo dei computer quantistici sono invece i qubit che possono essere messi in uno stato di sovrapposizione, una sorta di “forse digitale” che permette al qubit di rimanere indeciso tra il Sì e il No fin quando non vado a leggerlo. Poiché esistono infiniti gradi di indecisione (50% sì e 50% no, 30% sì e 70% no e così via), la sovrapposizione dei qubit fornisce maggiore espressività e permette di gestire informazioni più ricche di quelle dei bit tradizionali”.
Avete capito? No, vero? È quasi impossibile, ma una cosa è chiara: che la capacità di calcolo dei computer quantici è infinitamente superiore, come pure la velocità di calcolo, di quella dei computer tradizionali.
Ad ogni modo, i primi “processori quantistici” esistono già e funzionano, sia pure in contesti tecnologici sofisticatissimi e non ancora fruibili al largo utilizzo. “Nel 2016 i primi processori quantistici sono stati resi disponibili in cloud e da quella data ogni anno raddoppiano la loro potenza – si legge nel “white paper” di Anitec-Assinform – Nel 2021 sono stati costruiti dei processori che sono in grado di riprodurre un numero di stati impossibile per i computer tradizionali. I grandi leader di questa tecnologia a livello internazionale hanno già presentato le loro aspettative sulla crescita della potenza computazionale quantistica nei prossimi anni”. Primi fra tutti la canadese Xanadu e l’Ibm.
Ma, rinunciando per ora a capire meglio “come fanno” i computer quantici a fornire calcoli così tanto più complessi e così più rapidamente, si può già capire in quali ambiti saranno più incisivamente utilizzati. Vediamo l’elenco preparato da Anitec-Assinform:
• L’analisi dei processi fisici e chimici in particolare nei campi della chimica quantistica, scienza dei materiali e fisica delle alte energie.
• La simulazione di scenari con applicazioni in ambiti quali quello finanziario, geologico e il settore delle previsioni metereologiche.
• I processi di ottimizzazione che sono trasversali ad ogni ambito produttivo: dall’ottimizzazione delle rotte commerciali alla supply chain, dalla distribuzione della rete elettrica all’ottimizzazione di un portafoglio finanziario, dal dimensionamento ottimo di una rete di telecomunicazioni all’ottimizzazione nell’allocazione delle risorse nei data center, nella gestione del traffico dati e, in generale, dei consumi energetici di rete.
• Gli algoritmi di intelligenza artificiale e in particolare nell’ambito del deep learning, i cui modelli prevedono milioni di parametri che richiedono settimane o mesi per il loro addestramento. Il quantum AI si pone, infatti, l’obiettivo di superare i limiti attuali dei computer tradizionali, offrendo performance anche migliori di quelle ottenute con le tradizionali Cpu e le moderne Gpu”.
Merita un approfondimento lo scenario delle applicazioni quantiche nella sanità: “Nel settore sanitario, ci aspettiamo che l’uso dei computer quantistici in combinazione con i computer classici conferisca vantaggi sostanziali che l’informatica classica da sola non può offrire – si legge nel “whitre paper” – Pensiamo per esempio alla ricerca medica: i dati sanitari come le informazioni provenienti da studi clinici, registri di malattie, cartelle cliniche elettroniche (Ehr) e dispositivi medici hanno un tasso di crescita annuale del 36%. Con le tecnologie attuali non siamo ancora in grado di analizzare velocemente questa mole di dati destinata a diventare sempre più grande e modellizzare sistemi biologici in maniera efficace. Uno degli ambiti di applicazione è anche la medicina di precisione, che punta a identificare e spiegare le relazioni tra interventi e terapie, da un lato, e risultati, dall’altro, per fornire le migliori azioni mediche a livello individuale”.
“Il quantum computing ha anche il potenziale – precisa il “white paper” – di rivoluzionare la ricerca e lo sviluppo di nuove molecole nell’industria farmaceutica. L’opportunità di velocizzare enormemente e rendere più efficienti le fasi di identificazione del target terapeutico, di progettazione del farmaco e dei test di tossicità, notoriamente dipendenti da un processo di trial and error, porterà ad un netto miglioramento della qualità di vita dei pazienti, permettendo di avere il giusto farmaco per il giusto paziente in tempi rapidi e in maniera più efficiente. La Cleveland Clinic ha stretto una partnership con Ibm nel 2021 per portare le capacità rivoluzionarie della computazione quantistica nelle mani di scienziati e professionisti nel settore sanitario”.
E l’Italia? Non è indietro, rispetto al resto del mondo. Leonardo conta di utilizzare le risorse per computazioni ibride Quantum-Hpc. Infatti sono stati allestiti i Leonardo Labs: uno di essi è focalizzato sulle tecnologie quantistiche ed uno sull’Hpc.
Il progetto per dotare l’Italia di una rete di supercomputer a mezzo del consorzio guidato dall’Infn, l’Istituto nazionale di fisica nucleare, con Cineca e IIT-Istituto italiano di tecnologia con una cordata che comprende centri di ricerca, tra cui appunto Infn che ne è capofila, e 15 grandi partner industriali (tra i quali figurano anche Autostrade, FS, Engineering, ThalesAlenia, Fincantieri, Terna, Sogei, Humanitas, Upmc, Fiu, iFab, Intesa Sanpaolo e Unipol Sai) nell’ambito del bando Pnrr del Ministero dell’Università e della Ricerca, relativo alla creazione di cinque centri nazionali dedicati alla ricerca di frontiera in ambito “digitale” che afferiscono ai settori mobilità, agritech, medicina, biodiversità e supercalcolo”.
Eni, che gestisce uno dei più potenti supercomputer privati al mondo, con sede nel Green Data Center di Eni a Ferrera Erbognone (PV), e Pasqal hanno annunciato l’avvio di una collaborazione per lo sviluppo di soluzioni Hpc di informatica quantistica di ultima generazione per il settore energetico
Neva Sgr, società del Gruppo Intesa Sanpaolo controllata al 100% da Intesa Sanpaolo Innovation Center, ha concluso tramite il proprio Fondo Neva First un investimento in Classiq, società israeliana leader nell’innovativo ambito del quantum computing. La collaborazione è destinata a concretizzare gli investimenti in quantum computing nei settori dei servizi finanziari, bancari e assicurativi.
