Siamo forse alle soglie della disintegrazione di Internet o della cosiddetta "apocalisse quantistica", come l'ha definita qualcuno? Sembra la scena di un film di fantascienza, con un supercomputer che svuota completamente di significato gli attuali metodi di crittografia, che sono alla base di gran parte di Internet. Possiamo solo immaginare il caos che si creerebbe nel mondo di oggi, sempre più connesso e digitale.

Almeno per il momento, i nostri sistemi online sembrano relativamente sicuri. Dalle operazioni bancarie ai pagamenti, fino alle banche dati governative, i dati sono protetti mediante crittografia, strumento vitale che protegge la nostra vita digitale. E, a detta degli esperti, violare la crittografia odierna, che codifica i dati in un formato non leggibile chiamato "testo cifrato", richiederebbe tempi infiniti.1

Ma tutto questo potrebbe cambiare con l'arrivo dei computer quantistici. Mentre i computer tradizionali memorizzano i dati in "bit" binari (sequenze di uno e zero) e funzionano creando e, poi, memorizzando lunghe stringhe di questi bit, i "qubit" (bit quantici) dei computer quantistici (o quantici) riescono a fare entrambe le cose contemporaneamente. Sono infatti in grado di fare istantaneamente milioni di calcoli per approssimazioni successive; ciò che un normale computer farebbe nello spazio di settimane, o addirittura di anni, potrebbe essere fatto in qualche secondo da un computer quantistico.

Come possiamo raffigurare questo cambiamento, di carattere non lineare ed esponenziale? Di recente, un esperto ha spiegato che, se un computer tradizionale è assimilabile a un calesse trainato da un cavallo, il computer quantistico è "più simile a un'auto sportiva: un balzo in avanti notevole".2

Il vero incubo? Un supercomputer quantistico potrebbe finire nelle mani di uno “stato canaglia” o di un’organizzazione criminale. Se abbastanza potente, potrebbe essere usato per piratare i sistemi del Paese, per bloccare le reti elettriche, svuotare i conti correnti, cancellare i portafogli di bitcoin e seminare il caos nel mondo finanziario. Internet come lo conosciamo oggi potrebbe semplicemente non esistere più.

Fortunatamente non siamo ancora a quel punto. I computer quantistici attuali, che sembrano lampadari futuristici con drappeggi d'oro in confronto ai nostri fidati laptop, riusciranno a sbaragliare Internet solo fra qualche anno. Ma stanno facendo passi da gigante.

Per esempio, nel 2019 Google annunciò di avere raggiunto la cosiddetta "supremazia quantistica", quando il suo Sycamore riuscì, in soli due minuti, a eseguire un compito per cui il supercomputer più veloce del mondo avrebbe impiegato più di 10.000 ore. Di recente, il colosso di Internet ha dato alla luce un'unità dedicata alle funzioni quantistiche: si tratta di Sandbox, società nata grazie al forte sostegno finanziario dell'ex CEO di Google Erik Schmidt e del CEO di Salesforce Marc Benioff. Seguono a ruota altre società, per esempio IBM, pioniera dell'intelligenza artificiale.

Nel frattempo, anche Stati Uniti e Cina hanno ingaggiato quella che potremmo definire come la corsa agli armamenti quantistici del ventunesimo secolo. Gli analisti militari avvertono che il primo che riuscirà a creare un vero supercomputer quantistico conquisterà un cyber-vantaggio enorme, se non travolgente. Un segnale preoccupante per Washington è il fatto che, per il momento, Pechino sembra essere in testa.3

Man mano che la rivoluzione quantistica si avvicina, gli esperti di sicurezza sgomitano per essere sempre avanti di una lunghezza. Sembrano esserci varie e promettenti possibilità. In primo luogo, i ricercatori stanno lavorando su nuovi metodi di codifica "con sicurezza quantistica"; per esempio, il National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti sta valutando 69 potenziali metodi di "crittografia post quantistica" (PQC). C'è poi una potenziale Distribuzione Quantistica delle Chiavi (QKD) che sfrutta la fisica quantistica per il trasferimento sicuro di chiavi tra due endpoint.4

Entrambi i metodi offrono prospettive promettenti anche se, per il momento, nessuno dei due ha dimostrato di essere una panacea. Nel frattempo, basta pensare al numero di grandi amministrazioni pubbliche, di colossi tecnologici e perfino di banche che guardano con interesse alla sicurezza quantistica per capire quanto, negli ultimi tempi, si sia alzata la posta in gioco.

“Non è affatto un fenomeno futuristico o fantascientifico di cui non ci sarà da preoccuparsi almeno per i prossimi vent'anni" sottolinea Tony Uttley, presidente di Quantinuum, società specializzata in tecnologia quantistica. “È qualcosa su cui riflettere già oggi".5
Ma nel futuro quantistico non tutto è così nero. In realtà, in molti tecnologi, ha evocato più stupore che angoscia, grazie al potenziale apporto di nuovi spunti di riflessione e di nuove possibilità.

Quali potrebbero essere queste nuove possibilità? I sostenitori dell'informatica quantistica come IBM e Google citano una serie di potenziali vantaggi, in ambiti che spaziano dall'intelligenza artificiale alla tecnologia analitica dei dati, alla ricerca medica, alle previsioni meteo o dell'andamento pandemico, fino addirittura alla logistica e alla modellizzazione delle catene di approvvigionamento. A detta loro, in un mondo che trabocca di dati, l'informatica quantistica offre un modo per escludere il rumore di fondo e dare un senso a tutta questa storia.
Un buon esempio ci è offerto dalla sanità. Nel mondo, i dati sanitari - per esempio, i dati tratti da studi clinici, registri di malattie e fascicoli sanitari elettronici - raggiungeranno un tasso di crescita annuale del 36% entro il 2025, aumentando quindi a un ritmo vertiginoso.6 Ma sfruttare il vero potenziale di questi dati è tuttora impossibile. Spesso le informazioni sono troppo scarse o frammentate per poter rivelare un segnale reale. E quando è possibile, come nel caso dello sviluppo dei farmaci, può richiedere anni o perfino decenni e costare miliardi: si tratta di due barriere importanti che spiegano perché, ogni anno, solo pochissimi farmaci veramente rivoluzionari riescono ad arrivare sul mercato, anche se potrebbero essere molti di più. Invece le case farmaceutiche come Roche sperano che, grazie alle simulazioni rese possibili dall'informatica quantistica, si possa accelerare lo sviluppo di farmaci e vaccini e magari trovare anche una cura per l'Alzheimer7. Questo perché le simulazioni quantistiche potrebbero ridurre drasticamente il tempo e il denaro necessari per la ricerca, poggiando su supercomputer in grado di eseguire milioni di calcoli chimici e biologici complessi al secondo. Nelle speranze delle case farmaceutiche, alla fine, queste simulazioni potranno addirittura sostituire i test sull'uomo e sugli animali, permettendo un ulteriore risparmio di costi e di tempo.

Ma non è tutto: sono già visibili cambiamenti rivoluzionari in altri ambiti legati alle previsioni e alla modellizzazione, quali il meteo, la previsione dell'andamento della pandemia o delle catene di approvvigionamento. Per esempio, è risaputo che le previsioni meteo sono inattendibili; in genere le previsioni a cinque o sette giorni sono affidabili, ma il meccanismo crolla quando si considera un orizzonte di settimane o di mesi. Le variabili da macinare sono semplicemente troppe senza l'aiuto di un supercomputer.

In un quadro in cui le calamità naturali diventano più frequenti e costose, la sicurezza alimentare mondiale è fonte di grande preoccupazione e il riscaldamento del pianeta è oggi una delle problematiche più pressanti, in futuro avrà un'importanza cruciale essere in grado di capire meglio e di prevedere i modelli climatici e la produzione agricola.
Infine, anche le implicazioni per gli investitori potrebbero trasformare in modo altrettanto radicale le regole del gioco. Le case farmaceutiche che investono massicciamente nell'informatica quantistica potrebbero presto avere un vantaggio sproporzionato sulla concorrenza sul piano delle nuove terapie e dei vaccini. Potrebbero mettere a punto nuovi farmaci per patologie difficili da curare come l'Alzheimer e, contemporaneamente, dare forte impulso alle capacità di ricerca e sviluppo. Le società rivali si vedrebbero così costrette ad abbracciare le soluzioni quantistiche e si verrebbero così a determinare condizioni eque di concorrenza.

Con la rimozione delle barriere che ostacolano la scoperta di nuovi farmaci, l'età dell'oro per le biotecnologie potrebbe essere ormai dietro l'angolo e sarebbe quantomai tempestiva, considerando che si prevede che il numero di ultracinquantenni nel mondo raddoppierà entro il 20508. Anche altri settori potrebbero essere alla vigilia di trasformazioni analoghe: è il caso della cyber security e della logistica.

Non sorprende che, di recente, Softbank e Vodafone abbiano avviato una collaborazione con Sandbox di Google per esplorarne il potenziale, mentre pesi massimi dei rispettivi settori come Exxon e Daimler hanno unito le loro forze con il Quantum Services Team di IBM. Riusciranno a giocare d'anticipo rispetto alla concorrenza? E ancora: Google e IBM riusciranno a conquistare la scena proprio come Microsoft e Amazon oggi dominano sui servizi cloud?

Nessuno può saperlo, naturalmente, nemmeno gli onnipotenti computer quantistici che promettono di ribaltare le nostre vite. Ma una cosa è certa: siamo quasi in vista di un cambiamento epocale, con annesso corredo di rischi e opportunità. Gli esperti di sicurezza e gli investitori devono prepararsi mentalmente ad affrontare la novità.
GLOSSARIO

  • Apocalisse quantistica: Momento nel tempo in cui i computer quantistici diventeranno così potenti da riuscire a violare la crittografia moderna. Questa trasformazione potrebbe rappresentare un potenziale pericolo per governi, comunicazioni, sistemi bancari, trasporti, energia e altri sistemi critici che usano la crittografia per memorizzare dati e informazioni.
  • Informatica quantistica: L'informatica quantistica è un tipo di calcolo che sfrutta le proprietà collettive degli stati quantici (in base alla meccanica quantistica), quali sovrapposizione, interferenza e non separabilità tra le parti di un tutto, per effettuare calcoli. I dispositivi che eseguono i calcoli quantistici sono chiamati computer quantistici o supercomputer.
  • Salto quantico (nel linguaggio comune: salto di qualità): incremento o progresso enorme, spesso improvviso, in qualche cosa.