Si definisce comunicazione quantistica il sistema di scambio delle informazioni che utilizza le proprietà della meccanica quantistica per trasmettere i dati in modo sicuro. Facile intuire come negli ultimi anni il tema sia emerso tra le aree più promettenti (e sfidanti) nel panorama tecnologico. Gli investimenti di governi, organizzazioni internazionali e player industriali testimoniano l’attenzione che si sta concentrando su questo ambito. Basti citare, a livello internazionale, l’impegno di realtà come la Nato, che ha inserito le reti e la sicurezza quantistiche tra le priorità di interesse strategico, oppure i significativi finanziamenti erogati in Nord America, Europa e Asia per favorire lo sviluppo di piattaforme di comunicazione basate su principi quantistici. L’obiettivo, tutt’altro che banale, è quello di abilitare un nuovo paradigma di sicurezza informatica e di connettività. E’ lo stesso fermento che emerge dalla ricerca/studio di McKinsey – La Comunicazione Quantistica: trend e outlook -, che fornisce un quadro aggiornato sia sulle evoluzioni del mercato sia sui driver tecnologici destinati a plasmare la crescita del settore nei prossimi anni.
Tre le categorie principali (sicurezza, reti e servizi) – in un’ipotetica suddivisione del mercato della comunicazione quantistica – e sei verticali chiave (Qkd, Pqc, interconnessioni modulari, reti regionali, internet quantistico globale e servizi di comunicazione quantistica) individuati. L’analisi McKinsey – ulteriormente corroborata da una ricerca che stima il potenziale di crescita fino al 2035 – chiarisce come la maturità delle diverse tecnologie e la spinta competitiva di governi e aziende apriranno opportunità significative in vari settori industriali, con la sicurezza e la protezione dei dati quali fattori abilitanti dell’adozione su larga scala.
Qkd e Pqc, approcci complementari alla sicurezza
La sicurezza è al centro dell’interesse per la comunicazione quantistica, e due acronimi ricorrono spesso quando si parla di protezione dei dati nel contesto quantistico: Pqc (Post-Quantum Cryptography) e Qkd (Quantum Key Distribution). Stando ai dati del report McKinsey, Pqc è attualmente il segmento più maturo e con il più alto livello di commercializzazione. In pratica, si tratta di algoritmi di crittografia classici “a prova di calcolo quantistico”, pensati per resistere agli attacchi futuri. La standardizzazione iniziale di alcuni di questi algoritmi da parte di enti come il Nist negli Usa (e di altri enti in Europa e nel resto del mondo) ha accelerato notevolmente l’attenzione nei confronti delle implementazioni Pqc. Il vantaggio dell’approccio Pqc è evidente sotto diversi profili: i costi iniziali di adozione sono generalmente più bassi (in alcuni casi è sufficiente il software update per sostituire o rafforzare i sistemi crittografici già in uso), e la transizione “crypto-agile” è più semplice da integrare nelle infrastrutture esistenti. Un ulteriore elemento di spinta risiede nei timori legati al cosiddetto Q-Day, cioè il giorno in cui i computer quantistici (una volta raggiunti livelli avanzati di potenza) saranno effettivamente in grado di violare la crittografia classica oggi più diffusa, come Rsa. La Pqc offre una soluzione di medio termine per proteggersi contro questa eventualità, sebbene, come evidenzia il report, nuove scoperte negli algoritmi quantistici o classici potrebbero un domani rivelare vulnerabilità in quelle che oggi consideriamo protezioni efficaci.
Qkd, al contrario, si basa sulle leggi fondamentali della fisica (come i principi di indeterminazione quantistica e l’entanglement) per distribuire in modo sicuro chiavi crittografiche tra gli interlocutori. In caso di tentativo di intercettazione, la natura stessa delle particelle quantistiche (fotoni, tipicamente) fa sì che la presenza di un eavesdropper (origliatore è la traduzione letterale dall’inglese) venga immediatamente rilevata. Ciò garantisce un livello di sicurezza “intrinseco” che la Pqc, fondata su algoritmi matematici, non può di principio eguagliare. Il limite principale della Qkd è rappresentato dai maggiori costi di implementazione – servono componenti hardware specifici, come i dispositivi per generare e rivelare fotoni – e dalla necessità di avere un’infrastruttura di trasmissione (fibra ottica o satelliti) potenzialmente dedicata. Secondo lo studio, è ragionevole aspettarsi una progressiva convergenza delle due tecnologie, con soluzioni ibride in cui Pqc e Qkd coesistano per offrire un “doppio livello” di protezione crittografica.
Valori di mercato e trend di crescita
I dati McKinsey attestano che, già nel 2023, la comunicazione quantistica rappresentava un mercato dal valore compreso fra 900 milioni e 1 miliardo di dollari. La crescita prevista ora è rilevante: le stime parlano di un valore compreso tra 10,5 e 14,9 miliardi di dollari entro il 2035, con un Cagr (tasso di crescita annuo composto) che si dovrebbe attestare fra il 23% e il 25%. Nell’ambito di questa espansione, la Pqc è considerata il segmento destinato a detenere la fetta più ampia, con un valore compreso fra 2,4 e 3,4 miliardi di dollari entro il 2035. Le ragioni di questo primato sono legate principalmente alla facilità di distribuzione su larga scala (aggiornare software e appliance hardware esistenti è più semplice che riconfigurare fisicamente una rete con dispositivi quantistici) e alla standardizzazione precoce.
Allo stesso tempo, il report prevede che la Qkd si affermerà progressivamente su casi d’uso altamente sensibili, man mano che i costi delle componenti hardware si abbasseranno e le capacità tecniche (come la disponibilità di quantum repeater per estendere la distanza di trasmissione) miglioreranno. Un altro asse di sviluppo è rappresentato dal fatto che alcune multinazionali già stanno testando trusted node di rete e collegamenti punto-punto in fibra per la Qkd. Il passaggio successivo – che sarà decisivo per la scalabilità – è l’uso di ripetitori quantistici e dell’entanglement come meccanismi per estendere le reti ben oltre i limiti delle soluzioni tradizionali. È su questa frontiera che si giocherà gran parte delle evoluzioni nel prossimo decennio.
Il ruolo di governi e imprese
Un dato rilevante per comprendere le dinamiche di adozione della comunicazione quantistica è la distribuzione per settore dei possibili utenti. Nel 2023, la percentuale maggiore (62-66%) era attribuita a enti governativi, con particolare attenzione agli utilizzi nella difesa e per la sicurezza nazionale. Questo non sorprende, data l’importanza di proteggere le comunicazioni più sensibili e la necessità di prevenire attacchi di tipo geopolitico. D’altra parte, entro il 2035 il panorama dovrebbe mutare: si stima che telecomunicazioni e cybersecurity potranno raggiungere tra il 16% e il 26% della quota di mercato. È un riflesso della crescente attenzione verso la protezione delle infrastrutture di rete e dei data center, e della progressiva introduzione di tecnologie quantistiche da parte di colossi telco, big tech e società specializzate in sicurezza.
Dal punto di vista geografico, il Nord America è la regione che guida, con un 32% della market share entro il 2035, trainato da forti finanziamenti pubblici e da un ecosistema di startup molto vivace. Al contempo, l’Europa non sta a guardare: attualmente, è considerata leader nei progetti di comunicazione quantistica soprattutto con la Qkd, forte delle iniziative prioritarie nella difesa e dell’Unione Europea e grazie a un ecosistema di piccole e medie imprese innovative. È plausibile che, su scala continentale, l’adozione di reti quantistiche regionali e la partecipazione a progetti internazionali favoriscano l’ingresso di nuovi player e il consolidamento di quelli esistenti.
Applicazioni e sinergie quantum
Il messaggio chiave della ricerca McKinsey è che la comunicazione quantistica è direttamente legata agli sviluppo del quantum computing (QC). Un messaggio che solo all’apparenza è scontato e che ha bisogno di essere argomentato facendo riferimento ad almeno tre aree “condivise”. La prima riguarda le basi tecnologiche (1). Molte tecnologie di base (ad esempio, i fotoni come qubit ‘volanti’ o gli schemi di entanglement) sono impiegate sia nei computer quantistici sia nelle reti di comunicazione quantistica. La seconda area riguarda l’infrastruttura di piattaforma (2). Moduli e interconnect quantistici possono funzionare sia per connettere sistemi di calcolo quantistico modulari, sia per veicolare chiavi crittografiche o altri segnali su reti più ampie. Infine, i requisiti dei clienti (terza area) rappresentati dalle aziende che investono in piattaforme quantistiche, specialmente in settori come la finanza o la difesa, e tendono a richiedere soluzioni integrate che comprendano potenza di calcolo e sicurezza delle informazioni.
Una convergenza, questa, che si evidenzia in particolare nell’ambito delle reti regionali e dell’eventuale internet quantistico globale. L’entanglement su scala geografica, abilitato da nuovi protocolli e dispositivi, potrebbe gettare le basi per forme di distributed quantum computing, in cui più nodi quantistici collaborano tra loro per risolvere problemi computazionali ad alta complessità.
Q-Day, è urgente cambiare paradigma
Come accennato, il Q-Day sarà un punto di svolta: il momento in cui i computer quantistici avranno la capacità di rompere la crittografia classica maggiormente utilizzata potrebbe avere ripercussioni su molti settori che trattano dati sensibili (finanza, sanità, pubblica amministrazione, difesa, etc.), accelerando l’adozione di sistemi quantistici di sicurezza. La prospettiva del Q-Day spinge già oggi molte aziende a fare “store now, decrypt later”, ossia a intercettare e registrare flussi di dati cifrati per poi tentare di decifrarli in futuro, una volta disponibili i mezzi quantistici adeguati. Per evitare che archivi di dati strategici vengano decifrati anni dopo, numerosi governi hanno avviato strategie di migrazione verso algoritmi quantum-safe. Nel medio termine, la Pqc sembra la soluzione più “pratica” e immediata, ma in un orizzonte temporale più ampio la Qkd – grazie alle leggi fisiche che la rendono intrinsecamente sicura – potrebbe assicurare livelli di affidabilità ancor più elevati. Il reale impatto del Q-Day dipenderà molto dalle tempistiche con cui il quantum computing evolverà verso un numero sufficiente di qubit stabili e corretti d’errore, rendendo possibili attacchi crittografici su larga scala.
Sfide di integrazione e barriere di adozione
Accanto ai due principali pilastri (Pqc e Qkd), il report segnala altri segmenti emergenti: le interconnessioni modulari tra qubit – cruciali per scalare i computer quantistici – fino alle reti quantistiche vere e proprie su scala regionale e globale. Nel 2035, secondo le proiezioni di McKinsey, assisteremo a una crescita consistente di interesse per questi ambiti, con un’impennata del mercato delle reti nel momento in cui saranno disponibili ripetitori quantistici affidabili, in grado di estendere il segnale quantistico su distanze di migliaia di chilometri (o via satellite, come sta sperimentando la Cina). In parallelo, i servizi di comunicazione quantistica (consulenza, integrazione, gestione di rete) potrebbero rappresentare un’opportunità di business per gli operatori del settore e per le startup specializzate, soprattutto in una fase in cui molte imprese non dispongono di competenze interne per gestire implementazioni complesse.
Tra i fattori che ostacolano la diffusione su larga scala della comunicazione quantistica spiccano però ancora, in primis, i costi e la complessità hardware: l’installazione di sistemi Qkd, in particolare entanglement-based, implica ancora componenti costosi e difficili da integrare. Servirà poi lavorare su standardizzazione e certificazione, perché al momento la mancanza di standard chiari e globalmente riconosciuti rallenta l’implementazione, rendendo incerto l’orizzonte regolamentare. Inoltre, le competenze quantistiche, sia in ambito teorico-matematico sia in ambito ingegneristico, sono scarse e molto contese. Invece lavoreranno come naturali “acceleratori” al servizio dello sviluppo la crescente domanda di cybersecurity perché l’aumento esponenziale degli attacchi informatici spinge a cercare soluzioni che garantiscano un livello di sicurezza più avanzato. Ed insieme a questo le politiche governative e grandi investimenti; infatti i miliardi di dollari già stanziati (e programmati) in Nord America, Europa e Asia per la ricerca quantistica e le soluzioni abilitanti costituiscono un driver importante. Si deve tenere infine conto del fatto che ogni volta che i laboratori e le startup raggiungono un traguardo sperimentale – ad esempio, nuovi record di distanza per la Qkd o maggiore efficienza dei ripetitori – l’adozione riceve una spinta in avanti importante.
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