Il report “Quantum computing: An emerging ecosystem and industry use cases”, curato da McKinsey, propone una riflessione fondamentale sulle potenzialità dei quantum computing use cases e sulla capacità di generare valore da parte delle applicazioni del paradigma informatico più ambizioso di tutti i tempi. Le stime sono impressionanti, come la certezza che i tempi non saranno brevi.

TAKEAWAY

  • Secondo le stime di McKinsey, entro i prossimi dieci anni, le applicazioni del quantum computing inizieranno a generare valore nell’ambito di industrie di grande rilevanza come il pharma, la chimica, l’automotive e il finance.
  • Attualmente lo sviluppo della tecnologia procede lentamente, a causa delle complessità a livello hardware e software e degli enormi investimenti richiesti in un momento in cui il quantum computing non riesce ancora a garantire un ritorno.
  • Con un atteggiamento particolarmente ottimista, i principali player coinvolti nello sviluppo del quantum computing prevedono che entro il 2030 sarà possibile iniziare a diffondere le applicazioni commerciali.

La recente pubblicazione del report “Quantum computing: An emerging ecosystem and industry use cases”, ad opera di McKinsey, ci offre uno spunto di riflessione sui possibili quantum computing use cases e sul percorso che ci attende, nella più ottimistica delle previsioni, nei prossimi dieci anni. Una possibile deadline per lo sviluppo di sistemi fault tolerance, realmente spendibili per le applicazioni commerciali, è prevista entro il 2030.

In altri termini, fino ad allora, il quantum computing rimarrà prevalentemente una pratica contenuta negli avveniristici quantum lab di colossi come IBM o Google, anche se, grazie al cloud, i vantaggi offerti dal nuovo paradigma informatico sono in parte già accessibili.

Mentre i giganti del tech procedono nella corsa al qubit logico e alla correzione dell’errore quantistico, le start-up iniziano a sbizzarrirsi e attirare l’attenzione dei venture capital, concentrandosi sulle applicazioni software, indispensabili per generare valore anche nel mondo reale.

Il livello di ingresso al quantum computing in ambito industriale rimane, al momento, estremamente elevato sia in termini di budget che di competenze richieste, in un contesto in cui l’investimento pubblico, destinato prevalentemente alla ricerca, prevale ancora rispetto a quello dei soggetti privati, il cui interesse cresce comunque di giorno in giorno.

Quantum computing use cases: dal finance al farmaceutico, un impatto senza precedenti

Il lavoro pubblicato da McKinsey propone di fatto una riflessione sugli impatti che – il condizionale è al momento d’obbligo – i quantum computing use cases potrebbero generare a livello economico, sulla base di una stima di incremento rispetto al valore attuale dei rispettivi mercati. L’esame ha coinvolto quattro ambiti di business, storicamente tra i più rilevanti a livello di business.

Finanza e investimenti

Secondo McKinsey, i quantum computing use cases nell’ambito del mondo finance arriveranno successivamente rispetto alle industrie legate alla produzione, ma sarebbe sin d’ora possibile ipotizzare nella gestione del portafoglio e del rischio l’ambito privilegiato per le simulazioni complesse che la matematica quantistica è in grado di abilitare, rivoluzionando del tutto gli scenari di calcolo attualmente possibili con l’informatica classica.

In termini di impatto, secondo le valutazioni di McKinsey, al momento risulta impossibile ipotizzare dei range ma, considerato che il mercato globale del credito nel 2021 è stato stimato nell’ordine dei 6900 miliardi di dollari, è facile capire che un’incidenza anche minima possa comportare significative ricadute a livello socio-economico.

Industria farmaceutica

Attualmente un farmaco richiede una media di 2 miliardi di dollari di investimento e un time to market di almeno dieci anni, a partire dalle prime evidenze in laboratorio. Grazie al quantum computing, sarebbe possibile accelerare notevolmente questa fase, rendendola decisamente meno dispendiosa e producendo vantaggi in termini di qualità della vita in tempi decisamente più celeri rispetto a quanto avviene ora.

La simulazione quantistica consentirà di migliorare i processi di ricerca e sviluppo, incrementando il livello di precisione, per rendere l’identificazione del target, il design del farmaco e i test lungo tutta la filiera di sviluppo meno dipendenti da errori, più efficienti e pertanto più rapidi.

Il possibile impatto in termini economici, stimando un range di incidenza dall’1% al 5% sull’incremento di fatturato annuo sarebbe inquadrabile tra i 15 e i 75 miliardi di dollari, con un’incidenza fiscale variabile tra i 2 e i 12 miliardi (EBIT).

Quantum computing use cases: l’impatto sull’industria chimica

Il quantum computing ha tutte le carte in regola per rendere molto più efficiente la ricerca e sviluppo, produzione e ottimizzazione della supply chain della chimica industriale. In particolare, secondo McKinsey, un notevole impatto è atteso nella progettazione dei catalizzatori, che da soli incidono per 800 miliardi all’anno. I vantaggi stimati variano in questo caso da 20 a 40 miliardi di dollari all’anno.

Oltre all’incidenza economica, la creazione di catalizzatori basati su concetti innovativi potrebbe rendere decisamente più sostenibile la produzione chimica, nella direzione dell’utilizzo di fonti rinnovabili e processi in grado di scomporre in maniera efficiente il carbonio, riducendo le emissioni complessive di CO2 nell’ambiente.

Industria Automotive

Il quantum computing può generare vantaggi concreti lungo l’intera filiera di ricerca, progettazione e produzione nel comparto automobilistico e, più in generale, per quanto concerne i sistemi legati alla mobilità e alla gestione del traffico urbano. McKinsey stima che un aumento della produttività pari al 2%, per un’industria che, solo in costi di produzione, impegna 500 miliardi all’anno, potrebbe generare un valore utile variabile da 10 a 25 miliardi di dollari.

Grafico che illustra l’impatto che, entro il 2035, i quantum computing use cases potrebbero generare a livello economico su quelli che sono considerati i quattro ambiti di business più rilevanti: finanza, industria farmaceutica, chimica e automotive (Fonte: Report “Quantum computing: An emerging ecosystem and industry use cases” - McKinsey)
L’impatto che, entro il 2035, i quantum computing use cases potrebbero generare a livello economico su quelli che sono considerati i quattro ambiti di business più rilevanti: finanza, industria farmaceutica, chimica e automotive (Fonte: Report “Quantum computing: An emerging ecosystem and industry use cases” – McKinsey)

Quantum computing use cases: il quadro attuale dello sviluppo quantistico

In attesa di capire quando i benefici dei quantum computing use cases diventeranno tangibili, McKinsey traccia un quadro globale in merito alla situazione attuale, identificando quattro elementi di attenzione fondamentali.

Funding

Il quantum computing costituisce un ambito tecnologico molto giovane, anche in termini di investimento, considerando anche il fatto che i soggetti che se occupano sono ancora limitati nel numero, al di là del loro peso a livello economico. Da un lato, i big tech come Google e IBM stanno dedicando importanti risorse per sviluppare i loro sistemi, dall’altro la principale quota di investimento al momento è di natura pubblica, destinata ai fondi per la ricerca.

In questo ambito, iniziano a emergere le start-up che, si occupano prevalentemente di sviluppare applicazioni software in grado di sfruttare l’elaborazione quantistica. Nel 2021 i venture hanno investito circa 1,7 miliardi di dollari per sostenere la loro attività, con un incremento pari oltre al doppio di quanto rilevato l’anno precedente. Il quantum computing dovrebbe diventare un fattore stabile anche nell’orbita degli investimenti privati, con un ritmo di crescita decisamente incoraggiante.

Quantum computing use cases: focus sull’hardware

La ricerca sui computer quantistici è, ad oggi, incredibilmente complessa, in quanto richiede investimenti molto elevati per sviluppare sistemi sperimentali ai limiti delle possibilità fisiche attualmente note. L’obiettivo è rendere sempre più stabile il lavoro delle particelle attivate, ottenere sufficienti livelli di correzione dell’errore quantistico e poter finalmente considerare un computer quantistico come qualcosa di effettivamente fault tolerant, in modo da poter pensare a una sua industrializzazione.

La scena appare piuttosto divisa, tra chi immagina tempi lunghi e chi sostiene che non sarà necessario godere di sistemi assolutamente fault tolerant per iniziare a godere dei primi vantaggi commerciali offerti dai computer quantistici. Nel giro di due o tre anni, almeno nei quantum lab, dovrebbero essere infatti disponibili dei sistemi capaci di garantire qubit logici, capaci di generare un significativo punto di svolta rispetto agli attuali qubit fisici.

Software

Un altro pilastro fondamentale del quantum computing è caratterizzato dai linguaggi di programmazione e dalle applicazioni software, che dovranno essere in grado di tradurre in ambito informatico i rivoluzionari concetti della fisica quantistica.

È, dunque, necessaria una nuova generazione di sviluppatori, che possieda competenze e visione per andare oltre la concezione dell’informatica classica. Il quantum computing, per produrre impatti significativi, dovrà creare soluzioni a problemi nuovi, non a quelli già evidentemente noti.

Anche se i quantum computer non sono ancora disponibili su larga scala, oggi è possibile utilizzare simulatori quantistici capaci di sfruttare i computer classici, emulando le funzionalità a livello software. Anche se ciò non costituisce la soluzione in termini di potenza di calcolo, rende possibile la ricerca sui nuovi algoritmi basati sulla matematica quantistica.

Quantum computing use cases: il cloud computing

Il cloud costituisce il presente e almeno il futuro prossimo delle applicazioni del quantum computing, in quanto rende disponibile l’accesso ai quantum computer selezionati dai principali quantum lab, come le grandi università e i centri di ricerca. Ben nota è la recente collaborazione tra il CERN e IBM.

Il cloud consente di ovviare al fatto che nessuno può al momento disporre fisicamente di un quantum computer all’interno dei propri laboratori. Attualmente sono disponibili soltanto nei laboratori di chi li sviluppando.

Grazie alle interfacce in cloud, i quantum provider consentono di utilizzare da remoto i quantum computer, ai fini di dare seguito al processo di ricerca e sviluppo, in cui è fondamentale il rapporto con chi opera sul campo della ricerca e sviluppo nei vari ambiti per cui si prevedono le applicazioni anche in tempi commercialmente maturi.

Grafico che illustra l’impennata, a livello globale, degli investimenti e delle attività delle start-up nell'informatica quantistica a partire dal 2015 (1,7 miliardi di dollari), con oltre il 70% del totale destinato all’hardware (Fonte: Report “Quantum computing: An emerging ecosystem and industry use cases” - McKinsey).
L’impennata, a livello globale, degli investimenti e delle attività delle start-up nell’informatica quantistica a partire dal 2015 (1,7 miliardi di dollari), con oltre il 70% del totale destinato all’hardware (Fonte: Report “Quantum computing: An emerging ecosystem and industry use cases” – McKinsey).

Road to 2030: cosa occorre al quantum computing per diventare grande

Ragionando in una prospettiva a medio termine, McKinsey individua infine quali sono i principali temi di attenzione nel percorso che ci attende verso un primo livello di maturità del quantum computing. In particolare, vengono identificati sei fattori: finanziamento, accessibilità, standardizzazione, consorzi industriali, talento e infrastruttura digitale.

L’evoluzione di ognuno di questi aspetti nei prossimi anni ci dirà concretamente in quali tempi il quantum computing potrà finalmente iniziare a generare valore in termini commerciali.

Anche se si parla di quantum computing uses cases ormai da qualche anno, la fotografia scattata da McKinsey ci conferma il sentore pratico di trovarci ancora in una fase estremamente primordiale dello sviluppo della tecnologia emergente che, con ogni probabilità, riuscirà a determinare l’impatto più dirompente nella corsa dell’umanità verso il futuro.

Grazie alla simulazione quantistica, potranno essere risolti quei nodi relativi alla fisica dei materiali e all’intelligenza artificiale – si pensi al quantum Machine Learning – che attualmente ci separano dalla possibilità di realizzare i grandi sogni della fisica quantistica. Per rendere l’idea di quanto sia ancora possibile fare, al momento si stima una comprensione dell’universo nell’ordine del 5%. Il resto è ancora tutto da scoprire. I sistemi tradizionali hanno saturato la loro sete di conoscenza. Per andare oltre occorrono nuovi paradigmi tecnologici, come il quantum computing.

Scritto da:

Francesco La Trofa

Giornalista Leggi articoli Guarda il profilo Linkedin