AIQ - The Tech Edition

Salto quantico:

la rivoluzione informatica comporta rischi per la sicurezza e opportunità d’investimento

I computer quantistici possono potenzialmente trasformare la finanza, la sicurezza informatica e altri settori. Tuttavia, gli investitori che sperano di beneficiare della nuova tecnologia devono essere pazienti e separare la realtà dal battage pubblicitario.

Nel 2017, la scienziata cinese Juan Yin e il suo team hanno condotto un singolare esperimento. Servendosi della tecnologia quantistica, hanno legato una coppia di fotoni su un satellite chiamato Micius, quindi li hanno inviati a diverse posizioni sulla Terra, a migliaia di chilometri di distanza. 

Nonostante questa vasta distanza, i due fotoni hanno mantenuto il loro legame: quando si osservava l’uno, l’altro cambiava immediatamente le sue proprietà, come se le particelle fossero magicamente comunicanti. Il linguaggio scientifico usa il termine entanglement per indicare la proprietà che ha legato la coppia di fotoni.1 

Benvenuti nello strano mondo della meccanica quantistica, dove su è contemporaneamente giù, qui è contemporaneamente là e dove non si applicano più le normali leggi della fisica. All’inizio del XX secolo, Albert Einstein ha ignorato l’entanglement perché lo giudicava una “inquietante azione a distanza”, ma ora viene osservato nei laboratori di tutto il mondo.2 La teoria quantistica sembra spiegare le dinamiche interne dell’universo, per quanto controintuitive possano sembrare nel contesto della nostra vita quotidiana. 

Oggi, le bizzarre caratteristiche del regno quantistico vengono sfruttate per le tecnologie innovative. Le società hanno dato il via alla corsa per sviluppare computer quantistici costituiti da stringhe di bit quantistici, i cosiddetti qubit, legati dall’entanglement che promettono di aumentare in modo esponenziale la velocità di elaborazione. Queste macchine potrebbero teoricamente rivoluzionare qualsiasi settore che si basa su una potenza di elaborazione accelerata. 

L’efficacia della tecnologia è circondata da una notevole incertezza e occorre affrontare le grandi sfide tecniche prima che diventi uno strumento pratico. Tuttavia, gli esperti sostengono che se si superano questi ostacoli, i metodi quantistici potrebbero essere utilizzati per migliorare le cure mediche, ottimizzare l’energia e le reti finanziarie e persino affrontare problemi globali come il cambiamento climatico.

Il gatto di Schrodinger

Per capire come funziona il calcolo quantistico è necessario concentrarsi su uno degli aspetti più inquietanti della fisica quantistica: l’idea che la realtà si comporti in modo diverso a seconda del fatto che venga osservata o meno.

La realtà si comporta in modo diverso a seconda che venga osservata

Il fisico austriaco Erwin Schrodinger ha illustrato questo concetto con un famoso esperimento mentale. Supponiamo che un gatto sia chiuso in una scatola dove vi è una probabilità di 50:50 che si verifichi un fenomeno quantistico, innescando così l’emissione di un gas velenoso. Il punto non è semplicemente che non sappiamo se il gatto sia vivo o morto fino a quando non apriamo la scatola, ma secondo le regole della meccanica quantistica, il gatto è contemporaneamente sia vivo che morto, fino a quando la situazione si risolve in una delle due possibilità una volta che viene osservato il gatto. 

Fortunatamente, durante gli esperimenti quantistici non è stato maltrattato alcun gatto, ma l’effetto della sovrapposizione è stato registrato su scala micro nei laboratori, dove le particelle luminose si comportano in modo diverso se vengono misurate.  

La sovrapposizione può essere utilizzata per creare un computer quantistico. I computer tradizionali sono costituiti da lunghe catene di bit, che possono essere descritte in modo binario: 1 o 0. Per contro, i bit quantistici possono trovarsi in varie sovrapposizioni di stati 1 e 0, che si risolvono definitivamente in uno o nell’altro stato solo quando viene effettuata una misurazione. Ciò significa che i computer quantistici possono lavorare contemporaneamente su un numero enorme di potenziali soluzioni a un problema.

Inoltre, i qubit possono essere entangled, vale a dire correlati quantisticamente, a coppie, come i fotoni dell’esperimento del satellite in Cina. Grazie alla potenza combinata della sovrapposizione e dell’entanglement, un computer quantistico potrebbe raggiungere velocità di elaborazione eventualmente eguagliabili solo da un computer classico di dimensioni planetarie.

Costruire un computer quantistico

Tuttavia, l’eventualità di vedere i computer quantistici nei nostri uffici o nelle nostre case è ancora remota. Uno dei problemi è la decoerenza: i qubit possono essere eliminati dalla sovrapposizione a causa di mini-vibrazioni o di minuscoli cambiamenti di temperatura.

“I dati quantistici sono molto delicati e un computer quantistico deve essere ben isolato dall’ambiente”, afferma Adrian Kent, professore di fisica quantistica all’Università di Cambridge. “I singoli circuiti quantistici devono essere tenuti isolati l’uno dall’altro in modo che non interferiscano. Inoltre, un computer quantistico programmabile deve consentire di controllare le interazioni quantistiche in modo molto preciso, al fine di poter creare il circuito giusto per il programma in questione”.

Un computer quantistico deve essere tenuto molto ben isolato dall'ambiente

Le società tecnologiche statunitensi e cinesi con le risorse necessarie per assemblare e gestire queste macchine volubili stanno facendo da apripista, insieme ad alcune grandi università. Società come Alibaba, Google e IBM hanno sviluppato computer quantistici funzionanti, anche se i più avanzati hanno soltanto circa 50-100 qubit, ancora lontani dalle macchine a 1000 e più qubit che sarebbero di qualche utilità nel mondo reale (cfr. Figura 1).

Figure 1: Progresso quantistico: computer quantistici nel tempo3

Quantum progress: quantum computers over time
Fonte: Science, 6 maggio 2021

La natura competitiva della corsa ha scatenato il clamore mediatico e si è verificato qualche passo indietro da parte delle società coinvolte. Nonostante queste polemiche, le società tecnologiche stanno puntando all’accelerazione dei miglioramenti. Google ha recentemente dimostrato che il suo computer quantistico può essere utilizzato per simulare le reazioni chimiche,iv mentre IBM indica che costruirà una macchina da 1000 qubit entro il 2023. Entrambe le società ritengono che sia realizzabile una macchina da un milione di qubit entro la fine del decennio. 5

Indipendentemente dal fatto che questa tempistica sia realistica o meno, le difficoltà tecniche legate al funzionamento dei computer quantistici su vasta scala implicano che probabilmente saranno usati per problemi specifici sui quali i computer tradizionali tendono a faticare. Tra questi figurano la modellazione di sistemi di grandi dimensioni e l’esecuzione di calcoli matematici complessi, come la fattorizzazione di numeri primi.

Finanza quantistica

La finanza è un settore adatto per i miglioramenti quantistici. I mercati sono appunto il tipo di sistemi complessi e imprevedibili che i computer quantistici dovrebbero essere in grado di modellare in modo più accurato rispetto ai loro equivalenti tradizionali. Inoltre, le società non stanno aspettando l’avvento di computer quantistici su vasta scala per studiare le soluzioni quantistiche. 

I grandi istituti finanziari stanno collaborando con le società tecnologiche per provare gli algoritmi quantistici utilizzando macchine quantistiche intermedie, soggette a errori (o “rumorose”), rese disponibili utilizzando software accessibili sul cloud. Usando questi metodi come una sorta di trampolino, gli esperti hanno concluso che gli strumenti quantistici potrebbero essere impiegati per svariate attività finanziarie.

Grandi istituzioni finanziarie stanno collaborando con aziende tecnologiche per provare algoritmi quantistici

I computer quantistici dovrebbero accelerare gli algoritmi di apprendimento automatico utilizzati, ad esempio, dagli hedge fund e gettare le basi per strategie di trading più rapide ed efficienti. Le soluzioni quantistiche potrebbero essere utili anche nelle simulazioni Monte Carlo, i calcoli complessi utilizzati per valutare le opzioni di derivati e misurare il rischio. La ricerca indica che i metodi basati sulla quantistica possono accelerare la determinazione dei prezzi delle opzioni da un processo lungo una notte a uno immediato e consentire alle organizzazioni di eseguire stress test e di adeguare immediatamente i portafogli in base a un quadro in tempo reale delle loro esposizioni al rischio. 

Gli algoritmi quantistici potrebbero essere applicati anche alla gestione delle risorse per ottimizzare i portafogli e incrementare i rendimenti, ma una delle domande principali riguarda i tempi, vale a dire sapere quando arriveranno i risultati reali dei metodi quantistici. 

Un recente studio del Boston Consulting Group stima che le applicazioni di modellazione basate su Monte Carlo saranno ampiamente disponibili entro 5-10 anni, con potenti algoritmi quantistici utilizzati per l’ottimizzazione dei portafogli entro il prossimo decennio.6 Altre stime suggeriscono che le applicazioni pratiche dei metodi quantistici nella finanza arriveranno prima: Zapata, una start-up quantistica statunitense, ritiene che i punteggi sull’affidabilità creditizia basati sulla quantistica saranno disponibili entro 18 mesi.7

Sicurezza informatica quantistica

C’è un altro motivo, più pressante, per cui le istituzioni finanziarie stanno studiando l’informatica quantistica: la sicurezza. I moderni protocolli di crittografia si basano sulla fattorizzazione dei grandi numeri nei loro numeri primi costituenti, un calcolo troppo difficile da eseguire anche per i computer tradizionali superveloci. Utilizzando un processo noto come algoritmo di Shor, i computer quantistici potrebbero teoricamente craccare questi codici e smontare le difese della sicurezza informatica.

Metaculus, una piattaforma di previsione che aggrega previsioni di esperti di eventi futuri, ha una stima corrente sulla data in cui l’algoritmo di Shor verrà utilizzato per calcolare uno dei grandi numeri RSA utilizzati nell’attuale crittografia.8 A maggio 2021, la previsione mediana per la data era il 2048, una data ancora lontana ma abbastanza prossima da far pensare agli esperti del campo che le società e i governi dovrebbero iniziare a preoccuparsi della sicurezza dei propri dati.

I governi stanno investendo pesantemente nella tecnologia informatica quantistica, con un'attenzione particolare alla sicurezza informatica quantistica

Vista la minaccia ai segreti di stato e alla stabilità finanziaria, non sorprende che i governi stiano investendo in modo massiccio nella tecnologia di calcolo quantistico, con una particolare attenzione alla sicurezza informatica quantistica. 

L’attuale ricerca sponsorizzata dallo stato si concentra sulla crittografia “post-quantistica”, sul tentativo di progettazione di sistemi crittografici che utilizzano processi diversi dalla fattorizzazione e saranno quindi in grado di resistere agli hacker quantistici. Il National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti sta attualmente svolgendo un concorso internazionale per trovare il sistema di crittografia post quantistico più efficace e dovrebbe definire nuovi standard nel 2022.

Estimated timeline for quantum applications in finance

Sicurezza informatica quantistica

C’è un altro motivo, più pressante, per cui le istituzioni finanziarie stanno studiando l’informatica quantistica: la sicurezza. I moderni protocolli di crittografia si basano sulla fattorizzazione dei grandi numeri nei loro numeri primi costituenti, un calcolo troppo difficile da eseguire anche per i computer tradizionali superveloci. Utilizzando un processo noto come algoritmo di Shor, i computer quantistici potrebbero teoricamente craccare questi codici e smontare le difese della sicurezza informatica.

Metaculus, una piattaforma di previsione che aggrega previsioni di esperti di eventi futuri, ha una stima corrente sulla data in cui l’algoritmo di Shor verrà utilizzato per calcolare uno dei grandi numeri RSA utilizzati nell’attuale crittografia.8 A maggio 2021, la previsione mediana per la data era il 2048, una data ancora lontana ma abbastanza prossima da far pensare agli esperti del campo che le società e i governi dovrebbero iniziare a preoccuparsi della sicurezza dei propri dati.

Vista la minaccia ai segreti di stato e alla stabilità finanziaria, non sorprende che i governi stiano investendo in modo massiccio nella tecnologia di calcolo quantistico, con una particolare attenzione alla sicurezza informatica quantistica. 

L’attuale ricerca sponsorizzata dallo stato si concentra sulla crittografia “post-quantistica”, sul tentativo di progettazione di sistemi crittografici che utilizzano processi diversi dalla fattorizzazione e saranno quindi in grado di resistere agli hacker quantistici. Il National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti sta attualmente svolgendo un concorso internazionale per trovare il sistema di crittografia post quantistico più efficace e dovrebbe definire nuovi standard nel 2022.

Ricadute sugli investimenti

Secondo una recente analisi di Berenberg, è improbabile che il calcolo quantistico cambi il quadro dei ricavi per le grandi società tecnologiche diversificate che costruiscono le macchine più avanzate. Ciononostante, i governi e le organizzazioni private dovranno iniziare a proteggere i propri sistemi dai computer quantistici molto prima che diventino ampiamente disponibili, creando nel frattempo un settore della sicurezza informatica quantistica in rapida crescita. 

Berenberg prevede che la sicurezza informatica quantistica varrà 32,5 miliardi di dollari entro il 2028 (rispetto ai 5 miliardi di dollari per il calcolo quantistico in sè ).9 Non si tratta semplicemente di aggiornare l’infrastruttura IT: con la diffusione dell’Internet delle cose e la maggiore interconnessione del nostro mondo fisico, i produttori dovranno mettere a prova di futuro i loro prodotti contro la minaccia quantistica. 

I metodi quantistici dovrebbero trovare applicazione anche nel settore farmaceutico, consentendo di tagliare i costi e di migliorare l’efficacia dei nuovi trattamenti. Poiché la meccanica quantistica si allinea con i meccanismi intrinseci della natura, i sistemi quantistici sono equipaggiati molto meglio di quelli tradizionali per simularne gli effetti, agevolando l’individuazione di nuovi farmaci. 

I metodi quantistici dovrebbero trovare applicazione anche nell'industria farmaceutica

I computer quantistici con un numero relativamente basso di qubit potrebbero replicare molecole come la penicillina e simulare le loro interazioni; per eseguire la stessa operazione, un computer tradizionale avrebbe bisogno di più bit del numero di atomi presenti nell’universo noto (cfr. Figura 3).

“La meccanica quantistica è al centro della complessità del problema dell’individuazione di farmaci, perché i processi biomeccanici sottostanti avvengono su scala molecolare, ed è qui che regnano le interazioni quantistiche”, afferma Lene Oddershede, professoressa di fisica presso il Niels Bohr Institute dell’Università di Copenaghen e vicepresidente senior della Novo Nordisk Foundation. 

Figure 3: Modellazione delle molecole: per modellare una molecola complessa, un computer tradizionale avrebbe bisogno di un numero di atomi superiore a quelli presenti nell’universo noto

Modelling molecules
Modelling molecules

Altri potenziali utilizzi dell’ottimizzazione quantistica e della modellazione chimica riguardano il settore delle energie rinnovabili. Oddershede ritiene che i governi dovrebbero cercare soluzioni quantistiche per migliorare l’efficienza delle reti energetiche nazionali, il tipo di grandi sistemi di produzione dei dati che i computer quantistici saranno in grado di gestire in modo più efficiente rispetto ai supercomputer odierni, che hanno un’impronta di carbonio gigantesca. 

I governi e le aziende di una vasta gamma di settori stanno cercando di diventare i primi ad adottare la tecnologia quantistica

Data la gamma delle sue possibili applicazioni, non sorprende che le società di un’ampia gamma di settori stiano cercando di diventare le prime ad adottare la tecnologia quantistica, nonostante i punti interrogativi sulla sua efficacia nel presente. Le tempistiche sono relative, se da un lato uno smartphone o un PC basato sulla quantistica può sembrare una prospettiva remota, i responsabili della sicurezza informatica delle grandi organizzazioni dovranno iniziare a pensare a come rendere i propri sistemi a prova di quantistica prima o poi.

Desideri leggere più contenuti di questo tipo?

Iscriviti per ricevere i nostri contenuti di AIQ Thought Leadership.

Grazie per aver richiesto una copia del nostro ultimo AIQ. Te lo invieremo a breve.

Per tenerti aggiornato con i nostri ultimi approfondimenti, visita la nostra pagina Opinioni.

Abilita JavaScript nel tuo browser per vedere questo contenuto.

Seleziona il formato che desideri ricevere.

Se desideri ricevere una copia stampata di AIQ, inserisci di seguito il tuo indirizzo postale completo

Dichiaro di essere qualificato come un cliente professionale o investitore istituzionale/qualificato. Inviando questi dettagli, confermo che desidero ricevere una copia digitale e / o stampata dell'ultimo AIQ e ricevere aggiornamenti e-mail di thought leadership da Aviva Investors, oltre a qualsiasi altra sottoscrizione e-mail che potrei avere con Aviva Investors. Puoi annullare l'iscrizione o personalizzare le tue preferenze email in qualsiasi momento.

Per ulteriori informazioni, visita la nostra Informativa sulla Privacy.

Informazioni importanti

Salvo diversamente indicato, la fonte delle informazioni riportate è Aviva Investors Global Services Limited (AIGSL). Salvo diversa precisazione, tutte le opinioni e i pareri appartengono ad Aviva Investors. Le suddette opinioni e pareri non vanno considerati come garanzia dei rendimenti generati dagli investimenti gestiti da Aviva Investors, né come una consulenza di qualsiasi tipo. Le informazioni qui riportate provengono da fonti ritenute affidabili ma non sono state oggetto di verifica da parte di Aviva Investors, che non ne garantisce l'esattezza. La performance passata non è indicativa dei risultati futuri. Il valore degli investimenti e dei rendimenti da essi generati può aumentare come diminuire e gli investitori potrebbero non recuperare l’intero importo investito. Nulla di quanto qui riportato, compresi eventuali riferimenti a specifici titoli, classi di attivi e mercati finanziari, costituisce o va inteso come una consulenza o una raccomandazione di qualsiasi natura. Il presente materiale non è una raccomandazione all'acquisto o alla vendita di investimenti.

In Europa questo documento è pubblicato da Aviva Investors Luxembourg S.A. Sede legale: 2 rue du Fort Bourbon, 1st Floor, 1249 Lussemburgo. Sotto la supervisione della Commission de Surveillance du Secteur Financier. Una società Aviva. Nel Regno Unito è pubblicato da Aviva Investors Global Services Limited. N. d'iscrizione in Inghilterra 1151805. Sede legale: St Helens, 1 Undershaft, Londra EC3P 3DQ. Autorizzata e disciplinata dalla Financial Conduct Authority. N. di riferimento impresa 119178. In Francia, Aviva Investors France è una società di gestione di portafogli approvata dall'autorità francese, "Autorité des Marchés Financiers", con il n. GP 97-114, come società a responsabilità limitata dotata di un Consiglio di amministrazione e un Consiglio di vigilanza, capitale sociale di 17.793.700 euro, sede legale al 14 rue Roquépine, 75008 Parigi e iscritta al Registro delle imprese di Parigi con il n. 335 133 229. In Svizzera, il presente documento è pubblicato da Aviva Investors Schweiz GmbH.

A Singapore, questo materiale è diffuso tramite un accordo con Aviva Investors Asia Pte. Limited (AIAPL) ed è esclusivamente rivolto agli investitori istituzionali. Si ricorda che AIAPL non effettua ricerca o analisi indipendenti in materia o per la preparazione del presente materiale. I destinatari del presente sono invitati a contattare AIAPL per qualsiasi questione derivante o legata al presente materiale. AIAPL, società di diritto di Singapore con n. di iscrizione 200813519W, è titolare di una Licenza per servizi sui mercati dei capitali valida per svolgere attività di gestione di fondi ai sensi del Securities and Futures Act (Singapore Statute Cap. 289) ed è un Consulente finanziario asiatico esente ai sensi del Financial Advisers Act (Singapore Statute Cap.110). Sede legale: 1 Raffles Quay, #27-13 South Tower, Singapore 048583. In Australia, questo materiale è diffuso tramite un accordo con Aviva Investors Pacific Pty Ltd (AIPPL) ed è esclusivamente rivolto agli investitori istituzionali. Si ricorda che AIPPL non effettua ricerca o analisi indipendenti in materia o per la preparazione del presente materiale. I destinatari del presente sono invitati a contattare AIPPL per qualsiasi questione derivante o legata al presente materiale. AIPPL, società di diritto australiano con Australian Business No. 87 153 200 278 e Australian Company No. 153 200 278, è titolare di una Licenza per servizi finanziari in Australia (AFSL 411458) rilasciata dall'Australian Securities and Investments Commission. Sede operativa: Level 30, Collins Place, 35 Collins Street, Melbourne, Vic 3000, Australia.

Il nome “Aviva Investors” nel presente materiale si riferisce nel complesso all'organizzazione di imprese di gestione patrimoniale che opera sotto il nome di Aviva Investors. Ogni consociata di Aviva Investors è una controllata di Aviva plc, società finanziaria multinazionale quotata con sede nel Regno Unito. Aviva Investors Canada, Inc. (“AIC”) ha sede a Toronto ed è registrata presso la Ontario Securities Commission (“OSC”) come Gestore di portafogli, Intermediario di mercato esente e Gestore di trading su materie prime. Aviva Investors Americas LLC è accreditata a livello federale come consulente per gli investimenti presso la U.S. Securities and Exchange Commission. Aviva Investors Americas è anche consulente di trading su materie prime (“CTA”) registrato presso la Commodity Futures Trading Commission (“CFTC”) ed è membro della National Futures Association (“NFA”). Il Modulo ADV Parte 2A di AIA, con informazioni generali sull'azienda e sulle sue politiche, può essere richiesto a: Compliance Department, 225 West Wacker Drive, Suite 2250, Chicago, IL 60606.

Opinioni correlate