Il 2025 è stato scelto per celebrare i 100 anni dallo sviluppo iniziale della meccanica quantistica e “i contributi della scienza quantistica al progresso tecnologico, anche per aumentare la consapevolezza della sua importanza allo sviluppo sostenibile e garantire che tutte le nazioni abbiano accesso all’istruzione quantistica e alle opportunità che dalla sua implementazione derivano”.
L’Anno Internazionale della Scienza e della Tecnologia Quantistica – IYQ – promette di mettere in luce la rilevanza della scienza quantistica e delle tecnologie in varie questioni critiche per far progredire gli obiettivi di sviluppo sostenibile.
Indice
L’iter della risoluzione
Riconoscendo l’importanza della scienza quantistica e la necessità di una più ampia consapevolezza del suo impatto passato e futuro, decine di società scientifiche nazionali si sono riunite per sostenere la celebrazione dei 100 anni e il fatto che si procedesse all’istituzione dell’anno internazionale dichiarato dalle Nazioni Unite.
Hanno contribuito a questo iter anche l’Unione Internazionale di Fisica Pura e Applicata (IUPAP), l’Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC), l’Unione Internazionale della Cristallografia (IUCr) e l’Unione Internazionale di Storia e Filosofia della Scienza e della Tecnologia (IUHPST).
Guidato dal Messico, nel maggio 2023, il Comitato Esecutivo dell’Organizzazione delle Nazioni Unite per l’Educazione, la Scienza e la Cultura (UNESCO) ha approvato una risoluzione per incoraggiare la proclamazione ufficiale delle Nazioni Unite, seguita da un sostegno alla Conferenza generale dell’UNESCO nel novembre 2023. Nel maggio 2024, il Ghana ha presentato formalmente una bozza di risoluzione per la proclamazione ufficiale dell’Anno Internazionale alle Nazioni Unite.
L’Assemblea Generale ha ottenuto la co-sponsorizzazione da sei paesi prima della sua approvazione. Il 7 giugno 2024 l’Assemblea Generale ha dichiarato ufficialmente il 2025 come l’Anno Internazionale della Scienza e della Tecnologia Quantistica.
Nuove sfide e nuove intuizioni
Guardando al futuro, la scienza quantistica e la tecnologia saranno un campo scientifico trasversale chiave del XXI secolo, che avrà un enorme impatto sulle sfide sociali critiche evidenziate dagli obiettivi di sviluppo sostenibile 2030 delle Nazioni Unite, tra cui clima, energia, sicurezza alimentare e acqua pulita.
“Il passo più importante per trovare nuove intuizioni e nuove soluzioni sarà ispirare i giovani, provenienti da tutto il mondo, ad essere la prossima generazione di pionieri quantistici che vedono oltre le superfici e gli schermi intorno a loro e usano la scienza quantistica per fare una differenza positiva nella vita degli altri” evidenzia l’UNESCO.
L’Anno Internazionale è un’opportunità per i giovani e non solo, per imparare di più su tutti i modi in cui la scienza quantistica sostiene il mondo fisico che ci circonda, guida l’innovazione tecnologica, influenza le politiche governative, ha un impatto sull’economia globale e influenza l’arte e la cultura.
Nel 2025, qualsiasi individuo, gruppo, organizzazione o governo può aiutare la missione dell’Anno Internazionale facilitando la creazione di eventi o risorse che aiuteranno gli altri a migliorare la comprensione dell’importanza e dell’impatto della scienza e della tecnologia quantistica.
L’Ue e il suo ecosistema quantistico europeo
Per liberare il potere trasformativo del quantum, l’Ue deve sviluppare un vero e proprio ecosistema quantistico europeo che si basi sulla sua tradizione di eccellenza nella ricerca quantistica. Nei prossimi anni, le tecnologie quantistiche renderanno possibile fare cose che semplicemente non possono essere fatte oggi.
Saremo in grado di eseguire compiti computazionali complessi, come la modellazione di reazioni biomolecolari e chimiche, che i supercomputer più potenti non possono attualmente gestire.
Il Quantum ci aiuterà a inviare informazioni sensibili in modo sicuro ovunque e a diagnosticare le malattie in modo più rapido e accurato guardando all’interno delle cellule. In diversi campi, i sensori quantistici sono già in grado di offrire prestazioni e precisione notevolmente migliorate rispetto ai loro equivalenti classici.
La Commissione sta investendo in infrastrutture paneuropee di rilevamento quantistico che collegheranno questi sensori e ne sfrutteranno il potenziale, compresa una rete di gravimetri quantistici, sia fissi che montati su vettori mobili come droni o navi, che monitoreranno le risorse sotterranee e subacquee e l’attività vulcanica, nonché svolgeranno compiti di osservazione della Terra.
Questa rete sarà collegata a una prevista infrastruttura europea di gravimetria spaziale, che consentirà di effettuare misurazioni ancora più precise con il supporto di tecnologie spaziali.
Le due rivoluzioni quantistiche
Nella prima rivoluzione quantistica all’inizio del XX secolo, gli scienziati hanno imparato a comprendere e applicare le proprietà della meccanica quantistica: le interazioni di molecole, atomi e particelle ancora più piccole come fotoni ed elettroni.
Questo alla fine ha permesso loro di creare transistor, laser e microprocessori, ovvero tecnologie fondamentali per computer, telecomunicazioni, navigazione satellitare, smartphone e diagnostica medica moderna.
La seconda rivoluzione quantistica è in corso. I ricercatori possono rilevare e manipolare le singole particelle e le loro proprietà fisiche e interazioni e costruire nuove tecnologie e sistemi che fanno uso delle proprietà della meccanica quantistica sottostante.
Questi sviluppi hanno portato a importanti progressi tecnici in molti settori diversi, tra cui l’informatica quantistica, i sensori, le simulazioni, la crittografia e le telecomunicazioni. Un’intera generazione di nuove tecnologie con il potenziale per un impatto economico e sociale di vasta portata sta iniziando a emergere nei principali settori di applicazione quantistica. Alcuni sono già in fase di sviluppo, mentre molti altri saranno sviluppati nei prossimi anni.
L’Ue e il Quantum
La strategia dell’Ue per il decennio digitale mira a far sì che l’Europa disponga del suo primo supercomputer con accelerazione quantistica entro il 2025, aprendo la strada a capacità quantistiche all’avanguardia entro il 2030.
La normativa europea sui chip comprende anche misure volte a promuovere la produzione a basso costo e in volumi elevati di chip quantistici nell’Ue, in modo che possano alimentare un’intera gamma di dispositivi quantistici innovativi.
Il 5 dicembre 2023 la presidenza spagnola del Consiglio dell’Ue ha lanciato una dichiarazione che gli Stati membri dell’UE stanno firmando per indicare che riconoscono l’importanza strategica delle tecnologie quantistiche per la competitività scientifica e industriale dell’UE e si impegnano a collaborare allo sviluppo di un ecosistema di tecnologia quantistica di livello mondiale in tutta Europa, con l’obiettivo ultimo di rendere l’Europa la “valle quantistica” del mondo, la regione leader a livello mondiale per l’eccellenza e l’innovazione quantistiche.
Una tradizione di eccellenza
L’Europa vanta una lunga tradizione di eccellenza nella ricerca quantistica, ma senza sforzi coordinati di ricerca e finanziamento a livello europeo, l’Europa rischia di rimanere indietro rispetto ai suoi concorrenti globali. Per rispondere a questa sfida, nel 2018 è stata lanciata la Quantum Technologies Flagship. Si tratta di un’iniziativa di ricerca su vasta scala e a lungo termine, con un bilancio di 1 miliardo di euro finanziato dall’Ue, che riunisce istituti di ricerca, industria e finanziatori pubblici, consolidando ed espandendo la leadership scientifica europea e l’eccellenza in questo campo.
Nell’ambito dell’impresa comune europea per il calcolo ad alte prestazioni – impresa comune EuroHPC – la Commissione ha previsto di costruire computer quantistici pilota all’avanguardia, che fungeranno da acceleratori interconnessi con i supercomputer dell’impresa comune, formando macchine “ibride” che combinano il meglio delle tecnologie informatiche quantistiche e classiche.
Questi computer quantistici di nuova acquisizione si basano su una tecnologia europea puramente all’avanguardia e trovano o stanno trovando ubicazione in siti in Cechia, Germania, Spagna, Francia, Italia e Polonia. L’investimento ammonta a 100 milioni di euro, di cui il 50% proveniente dall’UE e il 50% da 17 dei paesi partecipanti all’impresa comune EuroHPC.
Questo è il primo passo verso la realizzazione di un’infrastruttura europea di calcolo quantistico, accessibile agli utenti europei della scienza e dell’industria attraverso il cloud su base non commerciale.
Un primo rilevante passo in avanti a tale proposito è la notizia che il consorzio italiano Innovate, coordinato da Cineca e composto da Almawave (Gruppo Almaviva), Autostrade per l’Italia, BI-Rex, Fondazione Icsc – Centro Nazionale di Ricerca in Hpc Big data and Quantum Computing, Fondazione Ifab, Snam, UnipolSai, si è aggiudicato il primo supercalcolatore industry-grade promosso dall’impresa comune EuroHpc.
L’impresa comune Chip
L’impresa comune “Chip” ha pubblicato inviti a sostenere iniziative di ricerca e innovazione nel settore dei semiconduttori. Siamo di fronte al primo invito di questo tipo nelle tecnologie quantistiche, volto a intensificare gli investimenti nelle tecnologie di frontiera, in particolare i chip quantistici per l’informatica e il rilevamento.
I finanziamenti dell’Ue, pari a 65 milioni di euro, dovrebbero essere integrati dagli Stati partecipanti all’impresa comune “Chip”. Ciò rientra nell’investimento dell’Ue di 200 milioni di euro in chip quantistici previsto nell’ambito dell’impresa comune “Chip” nei prossimi tre anni. L’invito selezionerà progetti per lo sviluppo e la produzione di tecnologie quantistiche per migliorare l’innovazione in Europa e spianare la strada alla creazione di una catena di approvvigionamento per la produzione di chip quantistici in Europa.
Le applicazioni del mondo reale includono la risoluzione di complessi problemi di ottimizzazione nella logistica e nella gestione della supply chain, l’accelerazione della scoperta di farmaci attraverso simulazioni molecolari, il miglioramento della sicurezza informatica con metodi di crittografia avanzati e il miglioramento dell’intelligenza artificiale e degli algoritmi di apprendimento automatico.
Il termine ultimo per la presentazione di proposte per tali inviti è il 21 gennaio 2025 alle ore 17:00 CET. Le organizzazioni interessate possono presentare domanda di finanziamento attraverso il portale “Funding and Tender Opportunities” e il sito web dell’impresa comune “Chip“.
Altri finanziamenti
La Commissione ha aperto la quarta serie di inviti a presentare proposte per un valore di 323 milioni di euro nell’ambito della componente digitale del programma Meccanismo per collegare l’Europa (MCE digitale). I nuovi inviti mirano ad accelerare la diffusione di infrastrutture avanzate rapide, sicure e sostenibili, contribuendo allo sviluppo della connettività dorsale, delle reti 5G e della comunicazione quantistica.
Le azioni finanziate con 90 milioni di euro nell’ambito dell’invito relativo alle infrastrutture europee di comunicazione quantistica (EuroQCI) finanzieranno l’interconnessione transfrontaliera delle reti nazionali di infrastrutture di comunicazione quantistica, sviluppate a livello nazionale con il sostegno del programma Europa digitale, nonché i collegamenti tra i segmenti terrestre e spaziale di EuroQCI.
I soggetti ammissibili possono presentare domanda fino al 13 febbraio 2025 alle ore 17.00.
Dimensione del mercato
McKinsey Digital nel Quantum Technology Monitor 2024 riflette sul forte slancio della tecnologia quantistica e sintetizza le ultime opportunità sul campo. Il rapporto copre le tre principali aree delle tecnologie quantistiche (QT): calcolo quantistico, rilevamento quantistico e comunicazione quantistica e rivela scenari di dimensioni del mercato che raggiungono una forte crescita in tutte e 3 le aree, guidate dal calcolo quantistico.
La dimensione del mercato per 2035 dovrebbe passare
- da 28 miliardi a 72 miliardi di dollari per il calcolo quantistico;
- per la comunicazione quantistica da 11 a 15 miliardi di dollari;
- per il rilevamento quantistico da 0,5 miliardi a 2,7 miliardi di dollari.
I finanziamenti privati e aziendali per le start-up di tecnologia quantistica hanno subito un notevole calo, anche se la diminuzione degli investimenti nel QT è inferiore al calo del 38% dei finanziamenti globali complessivi per l’avviamento nel 2023, probabilmente a causa dell’inflazione, degli alti tassi di interesse e dell’incertezza geopolitica.
La maggior parte dei finanziamenti (62%) è andata alle aziende fondate cinque o più anni fa, riflettendo uno spostamento degli investimenti verso start-up più consolidate e promettenti, con particolare attenzione alla loro scalabilità. A differenza del settore privato, gli investimenti pubblici sono aumentati di oltre il 50% rispetto al 2022.
Una serie di paesi, guidati da Germania, Regno Unito e Corea del Sud, hanno annunciato nuovi significativi finanziamenti per lo sviluppo del QT, portando i finanziamenti pubblici globali fino ad oggi a circa 42 miliardi di dollari.
Secondo il rapporto un anno di ingenti finanziamenti e i significativi progressi tecnologici hanno messo le basi per il forte slancio della tecnologia quantistica (QT), che secondo le previsioni impatterà soprattutto nei settori della chimica, scienze della vita, finanza e mobilità, con un vantaggio che potrebbe arrivare a generare fino a 2 trilioni di dollari entro il 2035.
Diminuiscono gli investimenti privati
Si registra la significativa riduzione di finanziamenti privati e aziendali alle start-up della tecnologia quantistica, per un totale di 1,71 miliardi di dollari, con una diminuzione del 27% rispetto al massimo storico di 2,35 miliardi di dollari nel 2022.
Secondo il report ci sono diversi fattori che hanno causato la diminuzione degli investimenti privati in QT, tra cui un significativo spostamento dell’attenzione verso l’intelligenza artificiale generativa e la persistente percezione della QT come una sfida a lungo termine il cui potenziale in vari settori è ancora in fase di valutazione.
Aumentano gli investimenti pubblici
Per contro, gli investimenti pubblici sono aumentati di oltre il 50% rispetto al 2022, costituendo quasi un terzo di tutti gli investimenti nella tecnologia quantistica, portando il totale dei finanziamenti pubblici globali fino ad oggi a circa 42 miliardi di dollari.
Uno scenario che vede l’ingresso di nuove player che hanno aumentato significativamente il finanziamento alle proprie fondazioni, mirando a creare un volano di crescita, stimolando così anche gli investimenti privati per lo sviluppo della tecnologia quantistica.
Tra questi spicca l’impegno della Gran Bretagna, che ha quasi triplicato il proprio impegno. L’obiettivo della National Quantum Strategy, che prevede 3,1 miliardi di dollari di finanziamenti pubblici in dieci anni, è quello di consentire al Regno Unito di diventare un’economia leader nel settore quantistico e di generare 1,3 miliardi di dollari di investimenti privati in tecnologie quantistiche.
Con lo sviluppo dei finanziamenti è cresciuta anche l’offerta formativa, con un significativo aumento di università che hanno costituito programmi e master in QT. L’Unione Europea e il Regno Unito, nella fattispecie, hanno rispettivamente il più alto numero e densità di laureati in QT.
