L’industria automobilistica, la chimica, i servizi finanziari e le scienze della vita sono tra i quattro settori dove le tecnologie quantistiche potrebbero avere un impatto economico più immediato: a sottolinearlo è una ricerca di McKinsey, secondo la quale queste tecnologie hanno il potenziale di generare un valore aggiunto fino a 1.300 miliardi di dollari entro il 2035 proprio in questi quattro settori.
La ricerca McKinsey traccia lo stato di salute dell’ecosistema delle tecnologie quantistiche, con particolare riferimento alle start up, che vi giocano un ruolo chiave.
Complessivamente nel 2022 il settore delle tecnologie quantistiche ha toccato un valore di 6,8 miliardi di dollari.
Gli investimenti in start up hanno toccato il record con 2,35 miliardi di dollari: una cifra record che segna, tuttavia, una crescita di solo l’1% rispetto all’anno precedente, con pochi investimenti che hanno riguardato nuove start-up.
In rallentamento anche la ricerca – segno, probabilmente, che il settore ha già affrontato le sfide che potevano più facilmente essere superate.
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Il mercato delle tecnologie quantistiche
Le tecnologie quantistiche si dividono in tre branche:
- il Calcolo quantistico, o Quantum Computing (QC), una nuova tecnologia per il calcolo, che sfrutta le leggi della meccanica quantistica per fornire un miglioramento delle prestazioni esponenziale per alcune applicazioni e potenzialmente consentire nuovi territori completamente nuovi del calcolo. Alcuni dei primi prodotti hardware quantistici sono i computer quantistici a scopo specifico, chiamati anche simulatori quantistici
- le Comunicazioni quantistiche (Quantum Communications, o QComms), ovvero il trasferimento sicuro di informazioni quantistiche nello spazio. Potrebbe garantire la sicurezza delle comunicazioni, abilitata dalla crittografia quantistica, anche di fronte a un potere di calcolo illimitato (quantistico)
- la Sensoristica quantistica (Quantum Sensing, o QS), la nuova generazione di sensori costruiti a partire da sistemi quantistici. Potrebbe fornire misurazioni di varie grandezze (ad esempio, gravità, tempo, elettromagnetismo) che sono di ordini di grandezza più sensibili rispetto ai sensori classici.
La fetta più grande del mercato, che come anticipavamo ammonta a 6,8 miliardi di dollari, è rappresentata dal Quantum Computing, con 5,4 miliardi di dollari a dicembre 2022 e 223 start-up attive. Seguono le comunicazioni quantistiche, con 1 miliardo di investimenti e 72 start-up attive e il Quantum Sensing con 0,4 miliardi di dollari di investimenti nel 2022 e 23 start-up attive.
La maggior parte degli investimenti è stata sostenuta da privati e da fondi di venture capital, che ammontano a quasi l’80% degli investimenti totali mentre il sostegno pubblico si ferma a solo il 4% del totale.
Nel 2022, inoltre, gli investitori hanno deciso di sostenere player già consolidati invece che start-up emergenti: il 75% degli investimenti, infatti, è andato a realtà già presenti. In termini assoluti, al 2023 si contano 350 start-up attive.
Le previsioni: automotive, chimica e life science i settori che potrebbero vedere un più forte impatto a breve termine
Guardando al futuro, la ricerca di McKinsey sottolinea che le tecnologie quantistiche hanno il potenziale di generare un valore di mercato di 106 miliardi di dollari entro il 2040, con il Quantum Computing che continuerà ad apportare il valore maggiore al mercato, con un potenziale impatto fino a 93 miliardi di dollari entro il 2040.
Nel breve periodo, i settori che potrebbero vedere un impatto economico maggiore derivante dall’applicazione delle tecnologie quantistiche sono:
- l’automotive, soprattutto nella simulazione quantistica, nell’ottimizzazione dei processi, nelle applicazioni di Machine Learning e AI (come natural language processing) e nella ricerca (ad esempio, per individuare una corrispondenza in un database non strutturato)
- il settore chimico, dove il maggior impatto deriverebbe dalla simulazione quantistica (utile, ad esempio, per calcolare lo spettro di una molecola)
- le life sciences, sia per quanto riguarda la simulazione quantistica che per l’ottimizzazione dei processi produttivi
- il settore finanziario, tra quelli che secondo la ricerca saranno maggiormente trasformati da queste tecnologie
A parte l’automotive, dove sul lungo periodo l’impatto è stimato “significativo”, il contributo delle tecnologie quantistiche negli altri tre settori nel lungo periodo crescerà ulteriormente, fino a rappresentare un vero e proprio trend “disruptive”. Stessa rilevanza si stima anche nel settore delle energie rinnovabili, mentre impatti “significativi” si registreranno per aerospazio e difesa; elettronica avanzata; semiconduttori; oil e gas; telecomunicazioni e logistica.
Rallenta la crescita dell’ecosistema
Le decisioni degli investitori hanno influenzato la crescita dell’ecosistema, che nel 2022 ha visto nascere un numero inferiore di start-up rispetto alle rilevazioni precedenti: solo 19, contrariamente alle 41 nate nel 2021 e nettamente meno rispetto al record del 2018 (anno che aveva visto la nascita di 58 nuove start-up).
Le ragioni secondo l’analisi di McKinsey potrebbero essere associate, oltre che al flusso degli investimenti, anche dal limitato numero di casi d’uso sufficientemente sviluppati per un’eventuale applicazione in termini commerciali.
Incide, infine, anche la scarsità di talenti. Quelli già formati, sottolineano i ricercatori di McKinsey, potrebbero essere infatti già impegnati nelle start-up esistenti. Del resto, il mismatch tra domanda e offerta resta elevato (seppur ridotto rispetto alle precedenti rilevazioni), con un rapporto tra numero di annunci di lavoro e talenti disponibili sul mercato di circa 3 a 1.
Nonostante questo dato, il gap tra domanda e offerta si è ridotto grazie al moltiplicarsi di master universitari incentrati sulle tecnologie quantistiche (50 in tutto a livello mondiale), che sono cresciuti del 74% rispetto al 2021. Di conseguenza, anche il numero di persone in possesso di un master inerente le tecnologie quantistiche è aumentato del 55%, a fronte di un aumento degli annunci di lavoro del 19%.
Il maggior numero di programmi di ricerca legati alle tecnologie quantistiche si registra negli Stati Uniti, che si posizionano davanti all’Unione Europea, al Regno Unito e alla Cina. Gli Stati Uniti primeggiano anche per numero di master offerti, davanti a Germania, Spagna e Regno Unito.
Tecnologie quantistiche, Italia terza in Europa per impatto della ricerca
Anche la ricerca ha subito un rallentamento nel 2022. A livello globale, infatti, nel 2022 sono stati concessi 1.589 brevetti nel campo della tecnologia quantistica, il 61% in meno rispetto al 2021. Oltre la metà dei nuovi brevetti nelle tecnologie quantistiche sono stati assegnati a compagnie cinesi, con il Giappone che mantiene il secondo posto e l’Unione Europea che si piazza in terza posizione.
Inoltre, dal 2021 al 2022, il numero di articoli pubblicati sulla tecnologia quantistica è diminuito del 5%. Su questo fronte, è da segnalare che mentre l’UE detiene il primato di articoli pubblicati (a pari merito con la Cina), gli Stati Uniti si trovano in prima posizione in termini di impatto. Una classifica in cui figura anche l’Italia, che si posiziona terza tra i Paesi europei per impatto della ricerca, dietro a Germania e Francia.
Quantum technologies, l’Unione Europea accelera gli sforzi, ma il primato resta cinese
Il primato dell’UE in termini di contributo alla ricerca riflette anche l’ottimo posizionamento dell’Unione in termini di talenti: è infatti l’Unione Europea a detenere il più alto numero di specialisti in materie affini alle tecnologie quantistiche così come la più alta concentrazione.
Inoltre, è proprio nell’UE (oltre che in Canada) che si registra il numero maggiore di nuove start-up nate nel 2022, anche se gli ecosistemi più virtuosi restano quelli degli Stati Uniti e del Canada.
Dal 2018, infatti, l’Unione ha intensificato gli sforzi per posizionarsi tra i frontrunner in termini di tecnologie quantistiche, anche attraverso iniziative come la European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) e il programma Digital Europe. Iniziative che, tra l’altro, hanno portato già alla costruzione e l’inaugurazione dei primi computer quantistici in diversi Stati membri, tra cui l’Italia.
Sono stati intensificati anche gli investimenti, per un totale di 8,4 miliardi di dollari di investimenti annunciati, cifra maggiore rispetto ai fondi stanziati dagli Stati Uniti, ma che non intacca il primato cinese. La Cina ha infatti annunciato un piano quinquennale per le tecnologie quantistiche, che porterà il governo a investire 15 miliardi di dollari fino al 2025.
Tecnologia e talenti: le sfide per il settore
Guardando al futuro, sono diverse le sfide che dovranno essere affrontate affinché le tecnologie quantistiche possano concretizzare il loro potenziale. In particolar modo, sottolinea McKinsey, una sfida importante riguarderà proprio la costruzione di computer quantistici con un numero e una qualità di qubit sufficienti a garantire che la capacità di calcolo non sia compromessa da errori. Infatti, benché le dimensioni dei computer quantistici (in termini di numero di qubit al loro interno) e la qualità dei qubit hanno registrato singolarmente una crescita costante, ciò non è ancora avvenuto in modo congiunto.
In ognuno dei cinque principali approcci ai computer quantistici (a qubit superconduttori, a qubit a stato solido, a qubit ottici, a qubit topologici e a qubit ionici) permangono sfide complesse. Ad esempio, i dispositivi basati sulla fotonica continuano a “perdere” fotoni, con conseguenti errori di calcolo. I dispositivi basati su trappole ioniche e atomi neutri non hanno ancora dimostrato la capacità di condurre rapidamente il calcolo con l’aumento del numero di qubit, mentre i dispositivi a spin e superconduttori devono ancora scalare i loro sistemi di controllo e raffreddamento per gestire potenzialmente migliaia di qubit.
Altro nodo da risolvere riguarderà proprio quello dei talenti: la ricerca ha infatti mostrato che il mismatch di competenze resta attualmente molto significativo. Se è probabile che l’aumento dei programmi universitari dedicati alle tecnologie quantistiche fornirà un’iniezione di laureati che potrebbero andare a coprire questi posti vacanti, altre posizioni potrebbero essere coperte da laureati in discipline affini alle tecnologie quantistiche, che formano circa 350.000 laureati di livello master all’anno a livello globale.
