Quella sfida quantistica tra potenza di calcolo e rischio crittografico

Matteo Frittelli*, network engineer al Consorzio TOP-IX, è stato ospite del webinar di Sellalab e anticipa il tema del quantum computing che sarà al centro del festival di innovazione “Nel mondo a venire” in programma il 6 giugno al Lanificio Maurizio Sella: qui per registrarsi gratuitamente e partecipare dal vivo.

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Le scoperte compiute dai grandi nomi della fisica del ‘900 – da Albert Einstein a Paul Dirac, da Erwin Schrödinger a Louis De Broglie – tutte centrate sulle proprietà della materia su scala microscopica, hanno portato alla nascita di un insieme di tecnologie che stanno trasformando il mondo del sensing, dell’elaborazione delle informazioni e della sicurezza dei dati. Il 2025 è stato proclamato dalle Nazioni Unite “Anno Internazionale delle Scienze e delle Tecnologie Quantistiche” per celebrare i 100 anni della meccanica quantistica e il suo impatto rivoluzionario. Nel mondo della computazione, la svolta sta nell’unità base dell’informazione. Sappiamo che i computer tradizionali sono basati su bit e che questi assumono valore 0 o 1, con una potenza di calcolo proporzionale al numero di transistor del processore. I sistemi quantistici, invece, si fondano sui “qubit”, che sfruttano fenomeni tipici delle particelle come sovrapposizione ed entanglement: queste proprietà permettono di rappresentare i valori 0 e 1 nello stesso istante con una potenza di calcolo che può crescere esponenzialmente. Senza entrare nei dettagli fisici, il punto chiave è che queste proprietà consentono di affrontare alcune classi di problemi in modo radicalmente diverso e in prospettiva molto più efficiente per le applicazioni che richiedano la valutazione di un grandissimo numero di possibilità. 

Big tech in campo
Non sorprende che i principali attori tecnologici come IBM, Google e Intel abbiano avviato programmi strutturati sul Quantum Computing, affiancati da investimenti pubblici su scala globale che hanno portato alla nascita di moltissime startup di alto livello. Il recente annuncio di Google sul cosiddetto “quantum advantage” ha avuto soprattutto un valore simbolico: ha segnato il passaggio da una fase puramente sperimentale a una competizione tecnologica concreta, con implicazioni sulle strategie governative e sull’industria. Per il mondo delle imprese, il tema non è se il quantum sostituirà il computing tradizionale, ma in quali settori potrà generare vantaggi decisivi. Alcuni di questi ambiti sono già oggi sotto osservazione. Nel settore finanziario, ad esempio, la capacità di ottimizzare portafogli complessi, simulare scenari di rischio o migliorare modelli predittivi, rappresenta una potenziale discontinuità. Analogamente, in ambito industriale e logistico, algoritmi quantistici potrebbero affrontare problemi di ottimizzazione che oggi richiedono risorse computazionali elevate e tempi lunghi. Ulteriori campi sono quelli della farmaceutica e dei materiali per la simulazione di nuove molecole, con una forte riduzione dei costi di ricerca e sviluppo. 

La sfida della sicurezza 
La sicurezza è uno degli aspetti cruciali. I protocolli di crittografia attuali (cifratura dati, firme digitali, autenticazione e navigazione Web sicura) si basano su problemi matematici difficili da risolvere per i computer classici, ma potenzialmente vulnerabili ad attacchi quantistici futuri. Questo scenario sta spingendo organizzazioni e governi a esplorare soluzioni alternative, come la crittografia post-quantistica, che si basa su algoritmi classici ma considerati quantum resistant (valutati e approvati dal NIST) e la comunicazione quantistica. La Quantum Communication introduce un approccio radicalmente diverso alla protezione dei dati e alla creazione di chiavi. Tecnologie come la distribuzione quantistica delle chiavi (QKD) utilizzano le leggi della fisica per garantire la sicurezza: qualsiasi tentativo di intercettazione altera lo stato del sistema e diventa rilevabile. Non si tratta quindi solo di rendere più complessa la violazione, ma di renderla fisicamente evidente. Su questo fronte, la competizione è già in corso da molti anni. La Cina ha sviluppato una delle infrastrutture più avanzate, con collegamenti terrestri lungo più di 2000 km in fibra ottica e utilizzando diversi satelliti per la trasmissione di chiavi quantistiche. In Europa, iniziative promosse dalla Commissione Europea puntano alla costruzione di una rete quantistica tra i vari Stati membri, mentre negli Stati Uniti programmi federali sostengono la ricerca e la standardizzazione. Il quantum si configura così anche come un tema geopolitico, oltre che tecnologico. 

Solo clamore o rivoluzione?
Nonostante le prospettive, è importante mantenere uno sguardo realistico. Le tecnologie quantistiche sono ancora in una fase denominata Noisy Intermediate-Scale Quantum: dimensioni intermedie, tra 50 e più di 1000 qubit a seconda della tecnologia, ma non ancora mature. Questo perché i quantum computer richiedono condizioni operative estreme e sono altamente sensibili a disturbi esterni, con conseguente introduzione di errori; la scalabilità e la tolleranza agli errori rappresentano le principali sfide tra i diversi approcci tecnologici. Allo stesso modo, le reti di comunicazione quantistica devono superare limiti fisici legati alla distanza e alla stabilità dei segnali, che influiscono sulle prestazioni. Per le aziende, cosa significa? Non è ancora il momento di un’adozione diffusa, ma è il momento di comprendere le implicazioni. Alcuni passi sono già rilevanti: sviluppare competenze interne e/o attivare partnership, monitorare l’evoluzione tecnologica e degli standard, valutare l’esposizione ai rischi crittografici, identificare use case e sperimentare dove possibile attraverso piattaforme cloud messe a disposizione dai principali player. In questo contesto il valore non sta solo nell’adozione diretta delle tecnologie quantistiche, in quanto restano sistemi complessi e costosi, ma nella capacità di anticipare scenari. Come già accaduto con l’intelligenza artificiale, chi inizia a costruire oggi una comprensione operativa del quantum sarà in una posizione più solida quando la tecnologia raggiungerà la maturità. Il punto, quindi, non è chiedersi quando il quantum diventerà dominante, ma quando inizierà a incidere su specifici ambiti ad alto valore.

*Matteo Frittelli, network engineer presso il Consorzio TOP-IX, laureato in ingegneria elettronica al Politecnico di Torino, con un master di II livello in Quantum Communication and Computing, unisce una solida base di ricerca a una profonda competenza sulle reti di telecomunicazioni. Oggi coordina la sperimentazione di Quantum Key Distribution sull'infrastruttura in fibra ottica di TOP-IX, ponendosi all'avanguardia nell'integrazione tra reti tradizionali e tecnologie quantistiche