Rivoluzione quantistica, cosa cambia per i cittadini e perché dobbiamo prepararci

C’è stato un tempo in cui, per scambiarsi un segreto tra i banchi di scuola senza farsi capire dagli adulti, bastava ricorrere all’alfabeto farfallino. Aggiungendo una semplice “f” e raddoppiando le vocali, una parola di tutti i giorni come “ciao” si trasformava nel codice “cifiafaofo”. Era un gioco da ragazzi, ma racchiudeva in sé la logica di ogni sistema crittografico: trasformare un’informazione in qualcosa di incomprensibile per chiunque non ne conoscesse la regola di lettura.

Oggi che le nostre giornate si muovono tra banche online, identità digitali e comunicazioni riservate, le “chiavi segrete” che proteggono il nostro mondo non sono più giochi infantili, ma complessi algoritmi matematici. All’orizzonte, tuttavia, si sta posizionando una tecnologia capace di spazzare via queste barriere tradizionali in pochi minuti: il quantum computing. Ma di cosa si tratta? E perché la nascita dei computer quantistici non deve farci paura, ma spingerci a una maggiore consapevolezza?

Dalla certezza del bit all’universo del qubit

Siamo abituati a pensare ai computer come a macchine rigorose ed essenziali. E in effetti lo sono: i nostri smartphone e PC funzionano grazie ai bit, microscopici interruttori elettrici che possono trovarsi solo in due stati distinti, 0 (spento) oppure 1 (acceso). Tutta la nostra vita digitale, dalle foto alle email, è costruita incollando sequenze ordinate di questi interruttori.

I computer quantistici invece sfruttano i qubit (bit quantistici). Un qubit non è costretto a rimanere bloccato sullo 0 o sull’1, ma, grazie al fenomeno della sovrapposizione, può esplorare una combinazione di possibilità contemporaneamente. È la differenza che passa tra una moneta appoggiata sul tavolo, che mostra obbligatoriamente testa o croce, e una moneta che gira velocemente: finché ruota, racchiude in sé entrambe le facce. A questo si aggiunge l’entanglement, un legame profondo per cui due particelle correlate continuano a influenzarsi all’istante, anche se separate da distanze immense.

La forza dell’acqua nel labirinto

Per toccare con mano cosa significhi questa differenza, immaginiamo di dover trovare la via d’uscita da un labirinto intricato. Un supercomputer tradizionale, per quanto potente, invierà un esploratore virtuale a percorrere una strada alla volta: se incontra un muro cieco, torna indietro e ne tenta un’altra, una dopo l’altra. Il computer quantistico, invece, si comporta come se versassimo dell’acqua all’ingresso del labirinto: il fluido scorre in ogni cunicolo nello stesso momento. I percorsi sbagliati si annullano a vicenda per interferenza e la strada corretta verso l’uscita emerge quasi all’istante.

Cosa cambierà nella nostra vita?

Questa straordinaria capacità di calcolo non servirà per inviare messaggi o navigare sui social, anche perché queste macchine richiedono strutture complesse e temperature fino a circa 273 gradi sotto zero. Sarà invece il motore invisibile per risolvere sfide globali finora ritenute impossibili, di cui ne citiamo tre come esempio.

• Medicina e farmaci in poche ore. La creazione di un nuovo farmaco o di un vaccino richiede oggi anche 10 o 15 anni di prove in laboratorio. L’intelligenza artificiale quantistica permetterà di simulare la struttura esatta delle molecole e le loro interazioni con il corpo umano, consentendo di progettare terapie mirate contro tumori e malattie rare in una manciata di ore.
• Batterie rivoluzionarie e clima. Potremo sviluppare nuovi materiali per batterie capaci di ricaricarsi in pochi minuti e garantire un’autonomia di migliaia di chilometri, oltre a elaborare modelli climatici ad altissima precisione per prevenire i disastri ambientali.
• Città a traffico zero. I systems quantistici saranno in grado di riorganizzare le rotte della logistica globale, il traffico urbano e la rete semaforica di un’intera nazione in tempo reale, eliminando gli ingorghi e abbattendo le emissioni inquinanti.

La risposta dell’Italia e dell’Europa alla protezione dei dati

I sistemi di cifratura che oggi proteggono le banche e la Pubblica amministrazione si basano sulla difficoltà per i computer classici di fattorizzare numeri primi enormi. Una macchina quantistica sufficientemente evoluta, tuttavia, potendo esplorare tutte le strade contemporaneamente, potrebbe invece risolvere combinazioni matematiche in pochissimo tempo.

Da qui nasce la minaccia nota come “Harvest now, decrypt later” (Raccogli oggi, decifra domani): la possibilità che malintenzionati o potenze straniere archivino oggi i flussi di dati riservati in circolazione per poi decifrarli fra qualche anno, non appena avranno a disposizione macchine quantistiche adeguate.

Per affrontare questo rischio, l’Unione Europea ha mobilitato oltre 11 miliardi di euro nell’ambito della European declaration on quantum technologies per fare del nostro Continente la “valle quantistica” globale. L’Italia è in prima linea con la propria Strategia Nazionale per le Tecnologie Quantistiche e il varo di un apposito Quantum Act coordinato dal Governo.

Il nostro Paese vanta poli d’eccellenza di livello internazionale: dalla Data Valley di Bologna, con il supercomputer Leonardo a CINECA, all’Università Federico II di Napoli, dove è stato realizzato Partenope, il primo computer quantistico pubblico italiano basato su tecnologia ad atomi neutri.

Pensando ai servizi digitali per i cittadini, come possiamo essere certi che la Carte di identità elettronica e i nostri portafogli digitali rimangano protetti quando arriveranno i computer quantistici? La risposta si chiama QUBIP (Transition to Post-Quantum Cryptography), un importante progetto europeo coordinato dall’Italia. Anziché limitarsi a teorizzare formule matematiche, QUBIP sta prendendo le infrastrutture reali esistenti, compresi i sistemi di identità digitale e la navigazione web sicura, per aggiornarle con algoritmi post-quantum senza che il cittadino avverta disservizi.

Grazie a QUBIP e all’adozione di tecniche avanzate come le verifiche a “conoscenza zero” (zero-knowledge), potremo continuare a usare la nostra CIE per dimostrare chi siamo o se possediamo un certo requisito senza dover esporre dati superflui. In questo modo, lo Stato sta assicurando la sicurezza dell’identità digitale dei cittadini per i decenni a venire.

Un atto di cittadinanza consapevole

Capire la rivoluzione quantistica è dunque un fondamentale esercizio di cittadinanza digitale consapevole. Sapere che la ricerca e le istituzioni italiane ed europee stanno costruendo scudi solidi e trasparenti ci permette di guardare a questa svolta con la certezza che l’innovazione tecnologica rimarrà uno strumento al servizio della salute, dell’ambiente e dei diritti di tutti noi.