Computazione Quantistica: Rivoluzionando il Futuro, dalla Ricerca all’Amministrazione Pubblica

Performance straordinarie.

Nel 2019, Google annunciò di aver raggiunto la “supremazia quantistica” utilizzando il suo processore quantistico Sycamore. Questo processore ha eseguito in 200 secondi un calcolo che, secondo le stime, avrebbe richiesto circa 10.000 anni a un supercomputer classico.
Questo risultato ha evidenziato il potenziale dei computer quantistici nel risolvere problemi complessi in tempi significativamente ridotti rispetto ai computer tradizionali.

Sempre Google, nel dicembre 2024, ha presentato il chip quantistico Willow, capace di eseguire in meno di cinque minuti un calcolo che il supercomputer classico più potente avrebbe completato in 10 settilioni di anni.
Leggendo l’articolo vado a ricercare quanti zeri devo aggiungere per arrivare a 10 settilioni di anni. Colto dalla pigrizia a cui ci sta abituando chat gpt, chiedo all’ IA delucidazioni: “Un settilione è un “10” seguito da ben 24 zeri, ovvero 10^24.”.
Per mettere in prospettiva questa cifra astronomica chiedo un esempio di comparazione: “Considerando che l’età dell’universo è stimata in circa 13,8 miliardi di anni, questo significa che 10 settilioni di anni superano l’età dell’universo di oltre 14 volte”

È evidente che questi ordini di grandezza nella potenza di calcolo meritano grande attenzione, poiché avranno un impatto significativo sul nostro modo di vivere, sulla nostra società e sul lavoro come lo conosciamo oggi.

Cos’è la Computazione Quantistica?

Bene o male abbiamo appreso tutti che i computer tradizionali usano i bit (informazioni binarie 0 oppure 1) mentre i computer quantistici utilizzano qubit (bit quantistici) che possono esistere in stati sovrapposti di 0 e 1 contemporaneamente. Questa proprietà, nota come sovrapposizione quantistica, permette ai computer quantistici di eseguire molteplici calcoli in parallelo, aumentando esponenzialmente la potenza di elaborazione. [1]

Vediamo un esempio per comparare la differenza fra le due tecnologie di base:
immaginiamo di avere una serratura a combinazione con 4 cifre. Un computer classico dovrebbe provare ogni possibile combinazione una ad una, fino a trovare quella giusta. Potrebbe volerci molto tempo. Un computer quantistico, invece, potrebbe provare tutte le combinazioni contemporaneamente grazie alla sovrapposizione dei qubit, individuando la sequenza corretta molto più rapidamente. È come se avesse una chiave “passpartout” per aprire qualsiasi serratura.[2]
Sebbene sia ancora una tecnologia emergente, gli esperti prevedono che i computer quantistici avranno un impatto trasformativo sulla società nei prossimi decenni, molto più grandi di Internet o dell’elettricità.[3].

Applicazioni Pratiche della Computazione Quantistica

La computazione quantistica promette di accelerare il progresso in numerosi campi, dalla ricerca scientifica all’industria e alla vita quotidiana. Ecco alcune delle applicazioni più promettenti.

Nella chimica e farmaceutica, i computer quantistici potranno simulare molecole complesse molto più rapidamente dei computer classici. Ad esempio, per trovare nuovi catalizzatori per la produzione di fertilizzanti, un computer quantistico potrebbe valutare miliardi di possibili composti in poche ore, invece di anni.[4] Questo accelererà enormemente la scoperta di nuovi farmaci, materiali e processi chimici.

Nei trasporti e nella logistica, gli algoritmi quantistici potranno ottimizzare reti e percorsi in modo molto più efficiente. Immaginate di dover pianificare il tragitto di consegna più breve per un corriere con centinaia di fermate. Un computer quantistico potrebbe considerare tutti i possibili percorsi contemporaneamente e trovare l’itinerario ottimale in pochi secondi, risparmiando tempo e carburante.[5]

In finanza, la potenza dei computer quantistici verrà sfruttata per ottimizzare portafogli di investimento e valutare i rischi in modo più accurato. Ad esempio, potrebbero simulare migliaia di scenari di mercato in parallelo per prendere decisioni di trading più informate.[6] Questo potrebbe portare a mercati finanziari più efficienti e stabili.

Nel campo della crittografia, i computer quantistici rappresentano sia una benedizione che una minaccia. Da un lato, permetteranno di sviluppare sistemi di crittografia ultra-sicuri basati sui principi della meccanica quantistica, come la distribuzione di chiavi quantistiche.[7] Dall’altro, potranno violare molti degli standard di crittografia attuali, rendendo vulnerabili informazioni sensibili. Sarà quindi fondamentale adottare nuovi protocolli resistenti ai computer quantistici.

Infine, la computazione quantistica darà una spinta enorme all’intelligenza artificiale. Gli algoritmi di machine learning quantistico potranno elaborare dataset molto più grandi in meno tempo, trovando pattern complessi che i computer classici faticherebbero a individuare.[8] Questo porterà a modelli di IA più accurati e potenti, con applicazioni che vanno dalla diagnosi medica alla guida autonoma.

“Nel panorama attuale, la realizzazione di un computer quantistico si scontra con una moltitudine di sfide ancora aperte. In primo piano emerge la necessità di affrontare con successo la correzione degli errori, che rappresenta una delle sfide più difficili da affrontare. Inoltre, l’incremento del numero di qubit, che al momento è ancora limitato, costituisce una significativa impresa tecnologica. Si aggiunge poi il delicato obiettivo di prolungare al massimo la coerenza dei qubit, garantendo il loro stato di coerenza per un tempo sufficientemente lungo.”

da “Quantum Computing: Vision and Challenges”

L’impatto della computazione quantistica nelle PA

L’impatto della computazione quantistica sulla pubblica amministrazione sarà significativo. I database quantistici offriranno capacità, velocità e sicurezza senza precedenti per gestire enormi quantità di dati.[9] L’ottimizzazione quantistica migliorerà l’efficienza di servizi chiave come l’allocazione delle risorse, la pianificazione e il routing.[10]

La sicurezza delle comunicazioni e dei dati sensibili verrà potenziata grazie a protocolli di crittografia quantistica inviolabili.[11] Simulazioni quantistiche permetteranno di modellare scenari complessi come il traffico urbano o l’economia nazionale con incredibile precisione, supportando decisioni più informate.[12]

Sebbene l’adozione su larga scala richiederà tempo e investimenti, l’impatto della computazione quantistica sulla PA promette di essere trasformativo, portando a servizi pubblici più efficienti, sicuri e data-driven a beneficio di tutti i cittadini.

Gli uffici delle amministrazioni locali faranno la stessa fine delle filiali bancarie ?

Gli uffici delle amministrazioni locali potrebbero effettivamente subire una trasformazione simile a quella delle filiali bancarie negli ultimi decenni. Così come l’avvento dei servizi bancari online e dell’automazione ha portato a una razionalizzazione delle filiali fisiche, la computazione quantistica e l’IA potrebbero avere un impatto analogo sulla pubblica amministrazione.

La frammentazione degli enti locali e la ridondanza operativa hanno sì garantito un certo livello di occupazione in passato, ma potrebbero non essere sostenibili di fronte alle implementazioni delle nuove tecnologie.

I computer quantistici, con la loro straordinaria capacità di elaborare enormi quantità di dati e risolvere problemi complessi, potrebbero centralizzare molte funzioni amministrative. Invece di avere uffici locali che svolgono gli stessi compiti in modo indipendente, un sistema quantistico centralizzato potrebbe gestire i processi in modo molto più rapido ed efficiente.

Allo stesso modo, l’intelligenza artificiale potrebbe automatizzare molte attività routinarie svolte dagli impiegati pubblici, come l’elaborazione di moduli, il rispondere a domande standard o lo smistamento delle pratiche. Chatbot avanzati e assistenti virtuali basati sull’IA potrebbero gestire gran parte dell’interazione con i cittadini, riducendo la necessità di sportelli fisici.

“Il CEO di Nvidia, Jensen Huang, suggeriscono che i computer quantistici utili siano ancora a 15 anni di distanza, mentre scienziati come John Preskill e Steven Girvin stimano che potrebbero volerci decenni prima che i computer quantistici offrano benefici economici sostanziali. “.

Fonte: Barrons

Tuttavia, questa transizione non avverrà dall’oggi al domani. Ci vorranno anni, se non decenni, prima che la computazione quantistica e l’IA raggiungano il livello di maturità e diffusione necessario per trasformare radicalmente la PA. Inoltre, ci saranno sfide da affrontare, come garantire la sicurezza dei dati, gestire il cambiamento organizzativo e formare il personale alle nuove tecnologie.

Possiamo tranquillamente dichiarare che il processo di trasformazione è già in atto, è fondamentale gestire questa transizione in modo graduale e socialmente responsabile, riqualificando i dipendenti pubblici e a breve trovare nuovi ruoli per coloro le cui mansioni verranno automatizzate. La PA dovrà trovare un equilibrio tra l’efficienza offerta dalle nuove tecnologie e il mantenimento di un adeguato livello di servizio e presenza sul territorio.

In definitiva, sebbene la computazione quantistica e l’IA possano portare a una razionalizzazione degli uffici amministrativi locali, è improbabile che questi scompaiano del tutto. Piuttosto, ci si può aspettare una trasformazione graduale verso un modello più centralizzato ed automatizzato, con una ridefinizione del ruolo degli uffici sul territorio. Sarà una sfida complessa, ma anche un’opportunità per rendere la PA più efficiente, reattiva e centrata sui bisogni dei cittadini.[13]

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Riferimenti e Collegamenti

• [1] Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum computation and quantum information. Cambridge University Press.
• [2] Bernhardt, C. (2019). Quantum computing for everyone. MIT Press.
• [3] Preskill, J. (2018). Quantum computing in the NISQ era and beyond. Quantum, 2, 79.
• 4] Reiher, M., et al. (2017). Elucidating reaction mechanisms on quantum computers. PNAS, 114(29), 7555-7560.
• [5] Boixo, S., et al. (2018). Characterizing quantum supremacy in near-term devices. Nature Physics, 14(6), 595-600.
• [6] Orus, R., et al. (2019). Quantum computing for finance: Overview and prospects. Reviews in Physics, 4, 100028.
• [7] Pirandola, S., et al. (2020). Advances in quantum cryptography. Advances in Optics and Photonics, 12(4), 1012-1236.
• [8] Biamonte, J., et al. (2017). Quantum machine learning. Nature, 549(7671), 195-202.
• [9] Rajan, D., & Visser, M. (2018). Quantum databases: a comprehensive review. International Journal of Quantum Information, 16(08), 1840001.
• [10] Ajagekar, A., et al. (2020). Quantum-inspired classical algorithms for principal component analysis and k-means clustering. ACM Transactions on Quantum Computing, 1(3), 1-20.
• [11] Lo, H. K., et al. (2014). Secure quantum key distribution. Nature Photonics, 8(8), 595-604.
  [12] Montanaro, A. (2015). Quantum speedup of Monte Carlo methods. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 471(2181), 20150301.
• [13] Mehr, H. (2017). Artificial intelligence for citizen services and government. Harvard Ash Center Technology & Democracy Fellow, 1-12.

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