Negli ultimi decenni due dei campi più promettenti e innovativi della tecnologia, l’intelligenza artificiale (IA) e il calcolo quantistico, hanno seguito percorsi di sviluppo paralleli.
Il quantum computing è fondamentale per l’IA, soprattutto con la crescente complessità dei modelli e la necessità di risorse computazionali sempre più potenti. I computer quantistici offrono un nuovo modo di affrontare problemi complessi, grazie alla capacità di eseguire calcoli paralleli; tuttavia, solo recentemente gli esperti hanno cominciato ad esplorare seriamente le potenzialità della loro convergenza.
L’idea del calcolo quantistico fu introdotta dal fisico Richard Feynman all’inizio degli anni ’80, in risposta alla crescente difficoltà nel simulare sistemi fisici complessi con i computer classici. La sua intuizione rivoluzionaria era che i sistemi quantistici potessero simulare il comportamento delle particelle su scala subatomica, laddove i computer classici faticavano a elaborare modelli accurati.
Da questa idea nacquero algoritmi fondamentali come l’algoritmo di Shor – che permette la fattorizzazione di numeri interi in modo esponenzialmente più rapido rispetto ai metodi classici – e l’algoritmo di Grover, che ottimizza la ricerca all’interno di database non ordinati, riducendo drasticamente i tempi rispetto agli algoritmi tradizionali. Questi strumenti sono diventati pietre miliari nello sviluppo del calcolo quantistico, aprendo nuove possibilità in settori che richiedono una grande potenza computazionale.
Parallelamente, l’intelligenza artificiale ha conosciuto una crescita esponenziale.
Le prime reti neurali, sviluppate a metà del XX secolo, hanno gettato le basi per l’attuale ondata di algoritmi di apprendimento automatico, capaci di riconoscere schemi e prendere decisioni basate su grandi quantità di dati. Negli ultimi vent’anni l’IA ha fatto passi da gigante, trovando applicazione in settori che vanno dalla medicina alla finanza, dall’automazione industriale alla ricerca scientifica.
Nei progressi dell’IA, tuttavia, esistono limiti intrinseci legati alle risorse computazionali “classiche” necessarie per addestrare modelli sempre più sofisticati: ed è qui che entra in gioco il calcolo quantistico. L’intelligenza artificiale quantistica sfrutta le proprietà del calcolo quantistico per superare i limiti dell’informatica classica, consentendo una potenza di calcolo molto maggiore. Il calcolo quantistico introduce il parallelismo quantistico, permettendo di esplorare simultaneamente più soluzioni a un problema grazie alla sovrapposizione e all’entanglement dei qubit, consentendo di risolvere problemi più rapidamente rispetto ai computer classici.
Il principio alla base del quantum computing è la sovrapposizione dei qubit (unità di informazione quantistica che possono rappresentare sia 0 che 1 contemporaneamente). A differenza dei bit classici, i qubit possono esistere in più stati contemporaneamente, consentendo di eseguire calcoli paralleli su larga scala, elaborando grandi quantità di dati in parallelo e aumentando così esponenzialmente la velocità di risoluzione rispetto ai metodi classici.
Un altro principio chiave è l’entanglement, che collega i qubit anche a distanza, migliorando l’efficienza dei calcoli. Le porte quantistiche, che operano sulle probabilità degli stati, consentono operazioni molto più complesse rispetto alle porte logiche classiche.
Nonostante le enormi promesse, costruire computer quantistici è molto difficile e la strada verso l’intelligenza artificiale quantistica è ancora lunga.
I computer quantistici, attualmente, sono estremamente sensibili al rumore ambientale e richiedono condizioni operative molto particolari, tra cui temperature prossime allo zero assoluto. La decoerenza (la perdita di informazioni quantistiche a causa di interazioni esterne) rimane uno degli ostacoli principali allo sviluppo di computer quantistici stabili e scalabili.
Evoluzione storica della Quantum AI: da Feynman alle Big Tech
I primi tentativi di intelligenza artificiale quantistica risalgono al 2009, quando è stato proposto un algoritmo di apprendimento automatico quantistico; a partire dal 2010, con l’interesse di aziende come Google e IBM, si sono fatte le prime dimostrazioni pratiche. Le Big Tech come Google, IBM e Microsoft stanno investendo miliardi di dollari per risolvere questi problemi. Nel 2019 Google ha dichiarato di aver raggiunto la supremazia quantistica, eseguendo un calcolo che sarebbe stato impossibile per un computer classico in un tempo ragionevole. Questo evento ha segnato un punto di svolta, dimostrando il potenziale reale del calcolo quantistico per applicazioni pratiche.
Se l’intelligenza artificiale sta già trasformando molte aree critiche – dall’industria alla sanità – l’integrazione con il calcolo quantistico potrebbe aprire scenari inimmaginabili rispetto ai bit classici.
Quantum AI nella geopolitica globale: la nuova corsa agli armamenti
La “Quantum AI” si sta rivelando non solo una nuova frontiera tecnologica, aprendo un nuovo campo di battaglia geopolitico. Le potenzialità di queste tecnologie stanno rapidamente attirando l’attenzione dei governi e dei leader mondiali, che in esse vedono non solo opportunità di progresso ma anche minacce e sfide strategiche.
Rispetto all’AI “tradizionale” la Quantum AI eccelle nell’ottimizzazione di processi complessi, permettendo a Stati e aziende di trovare soluzioni innovative in tempi brevissimi, dando un vantaggio strategico considerevole. La paura di rimanere indietro in questa corsa ha spinto le nazioni a mettere in atto strategie aggressive, non solo per dominare il mercato ma anche per garantire la propria sicurezza nazionale. La competizione globale per la supremazia tecnologica sta già avvenendo: Stati Uniti e Cina sono in prima linea, investendo miliardi nella ricerca e nello sviluppo della Quantum AI.
Questa tendenza è simile alla corsa agli armamenti nucleari del XX secolo, con implicazioni potenzialmente devastanti. La capacità di elaborare enormi quantità di dati in tempo reale può fornire un enorme vantaggio strategico nell’ambito economico e politico di un paese: la gestione delle risorse globali, la distribuzione dell’acqua, la produzione di energia sono tutti campi in cui la Quantum AI può fare la differenza. Le nazioni che padroneggiano questa tecnologia potranno ottimizzare l’uso delle risorse naturali, prevedere crisi e gestire le catene di approvvigionamento in modo più efficiente.
Il “salto quantico” dell’intelligenza artificiale apre un mondo di possibilità in numerose aree chiave come la medicina personalizzata, il sequenziamento genomico, la scoperta di farmaci, la crittografia difensiva, la sostenibilità, la modellazione del cambiamento climatico, la modellazione finanziaria, la logistica e la sicurezza informatica. Tutti questi settori potrebbero trarre dalla Quantum AI vantaggi impensabili, migliorando enormemente la produttività. Al contrario, l’incapacità di uno Stato di tenere il passo porterà invariabilmente a svantaggi tecnologici ed economici rispetto ad altre nazioni.
Anche in ambito militare la Quantum AI ha il potenziale per rivoluzionare le capacità operative e strategiche, ottimizzando la logistica, il comando e controllo, la pianificazione strategica e la consapevolezza della situazione. Nel contesto della guerra cibernetica potrebbe sviluppare sistemi di sicurezza impenetrabili: ad esempio la crittografia quantistica potrebbe rendere impossibile la decrittazione delle comunicazioni da parte di entità ostili, garantendo una protezione superiore per le infrastrutture digitali e militari; mentre lo sviluppo di armi autonome letali consentirebbe nuove opportunità in ambienti in cui i rischi per i civili sono minimi, come aria, mare e spazio.
La Quantum AI, inoltre, può migliorare significativamente le capacità di cyberspionaggio e di difesa. Gli Stati potrebbero sviluppare algoritmi capaci di prevedere e rispondere a minacce in tempo reale, rendendo le guerre future più rapide e complesse. La Quantum AI trasformerà anche le operazioni di intelligence, consentendo un’elaborazione dei dati e un riconoscimento di pattern più rapidi. Migliorerà l’intelligence informatica, la signal intelligence e l’analisi predittiva, rivoluzionando la raccolta di informazioni e il monitoraggio degli avversari. La domanda principale in quest’area sarà come garantire trasparenza, supervisione sufficiente e responsabilità degli operatori di intelligence, man mano che il processo decisionale non umano diventerà più diffuso.
Le preoccupazioni sulle implicazioni etiche di sistemi che prendono decisioni in un millesimo di secondo, basandosi su moli di dati che un essere umano non potrebbe mai verificare in tempi utili, non può essere sottovalutata: l’innesco di una corsa ai sistemi di armamento autonomi letali potrebbe destabilizzare la sicurezza globale, rendendo eventuali conflitti imprevedibili.
L’occidente e la Quantum AI: opportunità di rilancio tecnologico
Per molti decenni l’Occidente ha goduto di una posizione di dominio tecnologico senza pari, acquisita grazie all’invenzione e allo sviluppo delle tecnologie di Internet. Gli Stati Uniti e l’Europa – motori principali di questo progresso – hanno trasformato le tecnologie digitali in strumenti di potere economico, militare e politico. Negli ultimi anni però, l’Occidente sembra aver perso gran parte di questo primato; i paesi emergenti, in particolare la Cina, hanno iniziato a ridurre il divario tecnologico superandolo in molti campi, come l’intelligenza artificiale tradizionale, le comunicazioni 5G e la tecnologia dei semiconduttori.
La perdita di influenza dell’Occidente può essere attribuita a diversi fattori.
La delocalizzazione delle industrie manifatturiere verso l’Asia ha gradualmente eroso il controllo occidentale sulle catene di approvvigionamento tecnologico; inoltre, la lentezza nella regolamentazione di settori strategici quali le reti di telecomunicazioni ha permesso a giganti tecnologici cinesi, come Huawei, di conquistare quote di mercato significative nel campo delle infrastrutture 5G. Pechino ha imposto una sfida diretta al dominio occidentale, grazie ad investimenti massicci e a una strategia nazionale di lungo termine per diventare una potenza tecnologica globale.
L’Occidente ha però nella Quantum AI una carta vincente che potrebbe segnare una nuova fase di predominio globale, rappresentando la chiave per essere nuovamente al centro della scena geopolitica e tecnologica.
Nonostante i progressi tecnologici impressionanti, la Cina deve affrontare ostacoli significativi che limitano le sue possibilità di dominare il settore della Quantum AI: il modello cinese di crescita tecnologica si basa spesso sul reverse engineering e sull’adattamento di innovazioni sviluppate altrove, mentre il modello di controllo per progetti di sviluppo su larga scala risulta funzionale ma tende a soffocare l’innovazione e la creatività individuale.
La Quantum AI richiede una mentalità aperta e sperimentale, oltre che una costante cooperazione internazionale: elementi più facili da realizzare in ambienti democratici e aperti come quelli occidentali. La stretta integrazione della tecnologia con il governo centrale cinese scoraggia la cooperazione globale, poiché molti paesi rimangono diffidenti riguardo alla condivisione di tecnologie avanzate con la Cina.
La ricerca quantistica richiede una capacità innovativa profonda; inoltre le sanzioni imposte dagli Stati Uniti e dai suoi alleati contro aziende come Huawei e ZTE hanno già limitato l’accesso della Cina alle tecnologie avanzate, inclusi i semiconduttori, un elemento essenziale per sviluppare infrastrutture di calcolo potenti. Questa restrizione tecnologica sta rallentando la capacità della Cina di sviluppare computer quantistici su larga scala.
L’Occidente ha alleati forti con cui collaborare nello sviluppo di tecnologie quantistiche. Gli Stati Uniti, l’Unione Europea, il Giappone e l’Australia sono tutti paesi che condividono valori comuni in materia di governance, diritti di proprietà intellettuale e trasparenza della ricerca scientifica. Questo ecosistema internazionale di collaborazioni accademiche e industriali accelera il progresso tecnologico e fornisce accesso a talenti globali.
La Cina ha fatto progressi nello sviluppo di tecnologie di crittografia quantistica, come la comunicazione tramite satelliti quantistici. Tuttavia, deve far fronte alle barriere geopolitiche rappresentate dalle tensioni commerciali e dalla diffidenza nei confronti delle pratiche tecnologiche cinesi; soprattutto dopo le accuse di cyber spionaggio che hanno isolato Pechino da molte partnership strategiche e dall’accesso ai talenti globali, necessari ad abilitare una capacità innovativa profonda e una cultura di creatività scientifica che ancora fatica a svilupparsi nel rigido sistema di governance e istruzione cinese.
La Post-Quantum Cryptography (PQC) come nicchia strategica per l’Europa
La Post-Quantum Cryptography (PQC) è un campo emergente della crittografia che si concentra sullo sviluppo di algoritmi sicuri contro gli attacchi quantistici: essa non richiede l’utilizzo di computer quantistici, ma è progettata per proteggere i sistemi di sicurezza dalle minacce che i computer quantistici potrebbero rappresentare in futuro.
In altre parole la PQC è una risposta preventiva sviluppata per proteggere i dati da potenziali vulnerabilità che potrebbero emergere con l’avvento dei computer quantistici.
Per l’Europa, la Post-Quantum Cryptography rappresenta una straordinaria opportunità di posizionarsi come leader nell’innovazione crittografica globale: mentre la computazione quantistica è ancora in fase di sviluppo l’Europa ha infatti l’occasione di anticipare i tempi, contribuendo alla creazione di standard di sicurezza post-quantistici.
Questo permetterebbe non solo di mantenere il passo con gli sviluppi tecnologici, ma anche di influenzare le soluzioni crittografiche del futuro: un aspetto cruciale, che innesca il potenziale di sviluppo di competenze e industrie specializzate nella PQC.
Con il supporto di università e centri di ricerca, l’Europa potrebbe diventare un’eccellenza in questo campo, contribuendo a colmare il gap tecnologico con gli Stati Uniti. Attualmente gli USA – come la Cina – sono in vantaggio grazie alle risorse ingenti e alla presenza di grandi aziende tecnologiche, o Big Tech, in prima linea nello sviluppo di computer quantistici.
Queste aziende stanno investendo miliardi per costruire sistemi quantistici capaci di rompere gli algoritmi di crittografia tradizionali. Sviluppare e adottare soluzioni PQC consentirebbe all’Europa di ridurre questa disparità, affrontando le sfide poste dalla computazione quantistica e creando nuove opportunità nei settori ad alta tecnologia.
L’Europa avrebbe, così, anche l’opportunità di svolgere un ruolo attivo nella standardizzazione globale. Mentre Stati Uniti e Cina sono attualmente i principali attori nel determinare gli standard tecnologici, l’Europa potrebbe influenzare la creazione di algoritmi crittografici resistenti al quantum computing, contribuendo a definire gli approcci più sicuri e sostenibili nonché, in qualche misura, a regolamentare l’uso dei computer quantistici.
Investendo nella PQC, l’Europa potrebbe inoltre costruire alleanze internazionali con altri paesi preoccupati dalla sicurezza quantistica: un tema cruciale, sul piano della sicurezza nazionale e dell’autonomia digitale, in un’epoca caratterizzata dalla crescente rilevanza di AI e big data.
Sviluppare e adottare tecnologie basate sulla Post-Quantum Cryptography permetterebbe all’Europa di proteggere le proprie infrastrutture e dati sensibili senza dover fare affidamento su soluzioni esterne, così garantendo una maggiore sicurezza a lungo termine e rafforzando la sua sovranità tecnologica in un mondo sempre più dipendente dalle tecnologie avanzate.
Per un’analisi dettagliata delle sfide e opportunità che la Quantum AI presenta per la sicurezza nazionale, l’economia digitale e la competizione tecnologica globale, consulta il Quaderni di Cyber Intelligence #7. All’interno troverai approfondimenti esclusivi sui meccanismi della crittografia post-quantistica, case study internazionali e le strategie che i principali attori globali stanno adottando per conquistare la leadership in questo settore cruciale.
Con oltre 25 anni di esperienza nell’ambito della sicurezza delle informazioni Francesco Arruzzoli è Senior Cyber Security Threat Intelligence Architect presso la Winitalia srl di cui è cofondatore. Si occupa di progettare infrastrutture e soluzioni per la Cyber Security di aziende ed enti governativi. In passato ha lavorato per multinazionali, aziende della sanità italiana, enti governativi e militari. Esperto di Cyber Intelligence e contromisure digitali svolge inoltre attività di docenza presso alcune università italiane.
https://www.ictsecuritymagazine.com/articoli/quantum-ai/
