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Quantum Computing

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Il futuro del
Quantum Computing

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Grazie a SONAR Trend Platform, Reply è in grado di creare una panoramica e una mappatura dei trend nelle industry per le quali il Quantum Computing è rilevante, in base alla loro presenza negli articoli degli esperti del settore, nei mass media, nei brevetti e nelle pubblicazioni scientifiche. 
Scopri di più sulla ricerca condotta da Reply sugli attuali sviluppi nel settore del Quantum Computing!

Che cos'è il Quantum Computing?

Il Quantum Computing è una tecnologia in evoluzione che sarà in grado di fornire soluzioni di calcolo più rapide a problemi che al momento vengono gestiti solamente da supercomputer o che si ritiene siano irrisolvibili con l'attuale tecnologia informatica.
Meccanica Quantistica
La meccanica quantistica è alla base del Quantum Computing e riguarda le leggi scientifiche che regolano le entità più piccole esistenti in natura: le molecole, gli atomi e le particelle subatomiche. A questo livello si verificano nuovi fenomeni fisici (come la sovrapposizione e l'entanglement) che possono essere usati a fini di calcolo, se attentamente elaborati nelle macchine.
Quantum Computing
I computer standard odierni elaborano le informazioni in bit e ciascun bit è rappresentato da zero o uno. I computer quantistici, tuttavia, utilizzano bit quantistici, o qubit, che possono essere zero, uno o una combinazione di zero e uno (la cosiddetta sovrapposizione). Ciò può portare a un'elaborazione estremamente rapida, il che significa che stanno ormai diventando realtà anche quei calcoli che non è possibile effettuare mediante computer convenzionali.
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Tipologie di Algoritmi
I computer quantistici possono analizzare problemi dalla natura esponenziale e sono i più adatti per la loro risoluzione grazie a tre tipi di algoritmi:
Algoritmi di ottimizzazione
Permettono di trovare la soluzione migliore con un errore minimo a partire da una moltitudine di possibili soluzioni.
Algoritmi di campionamento
Permettono di trovare valori a partire da set di dati che consentono generalizzazioni sulla distribuzione della popolazione.
Algoritmi di Machine Learning
L'esecuzione di algoritmi di Machine Learning su un computer quantistico consente una migliore elaborazione degli algoritmi e risultati più rapidi.
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I traguardi nel percorso verso il Quantum Computing
L’elevato aumento, in tempi recenti, dei depositi di brevetti dimostra che il Quantum Computing sta assumendo una direzione orientata alla commercializzazione, dando inizio alla quinta generazione di Computing. Ma quali sono state le pietre miliari del settore informatico che hanno aperto la strada a questa nuova era del Computing?
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Computing
Teoria del Quantum Computing
Computer quantistici
Prima generazione
(1940-1956) Valvole termoioniche
Seconda generazione
(1956-1964) Transistor
Terza generazione
(1964-1971) Circuiti integrati
Quarta generazione
(1971-Presente) Microprocessori
Quinta generazione
(presente e oltre) Computer quantistici
Il fisico Paul Benioff suggerisce di utilizzare la meccanica quantistica per l’esecuzione di calcoli (1980)
Il Premio Nobel per la fisica Richard Feynman conia il termine “computer quantistico” (1981)
Il fisico David Deutsch formula una descrizione dettagliata del funzionamento di un computer quantistico (1985)
Il matematico Peter Shor inventa un algoritmo in grado di abbattere le forme di crittografia ampiamente utilizzate grazie all'informatica quantistica (1994)
D-Wave, una start-up canadese, annuncia il lancio di un chip quantistico che a suo dire è in grado di risolvere i Sudoku (2007)
Google avvia una collaborazione con la NASA per finanziare un laboratorio al fine di testare l'hardware di D-Wave (2013)
Google assume il professore che ha realizzato alcuni dei migliori hardware per computer quantistici per dirigere il suo nuovo laboratorio di hardware quantistici (2014)
IBM mette alcuni dei suoi prototipi di processori quantistici su internet in modo che chiunque li possa provare, affermando che i programmatori devono prepararsi per scrivere codice quantistico (2016)
La start-up Rigetti apre il proprio stabilimento per la produzione di computer quantistici per costruire prototipi di hardware e fare concorrenza a Google e IBM (2017)
D-wave fornisce QCAas con accesso al proprio ambiente SDK, live code condiviso ed esempi di settore (2018)
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CHI DETTA ATTUALMENTE
LE TENDENZE NEL QUANTUM COMPUTING?

Di seguito è riportata una sintesi che illustra i settori di tendenza rilevanti in ambito di Quantum Computing, sulla base della loro presenza su media commerciali, mass media, brevetti e pubblicazioni scientifiche.

IMPLEMENTERS

Industries with an above average number of articles over the last 12 months, but declining or low growth compared to the previous 12 months.

Industries already engaging in the new ecosystem, often leading their own efforts for several years.

PROSPECTS

Industries with a low number of articles over the last 12 months, and declining or low growth compared to the previous 12 months.

Industries observing the space, carefully analyzing business potential or creating early networks.

EARLY ADOPTERS

Industries with an above average number of articles over the last 12 months, which is even higher than the previous 12 months.

Industries racing to be the superior player within the new ecosystem, launching offerings.

LAGGARDS

Industries with a low number of articles over the last 12 months, but with a high growth compared to the previous 12 months.

Industries already participating in networks within the new space, quickly growing their involvement.

Growth Volume

Timeframe: Jan 2017 – Dec 2018
For comprehensibility values for volume and growth are standardized and normalized (values from 0-100).

La freccia nell'illustrazione sopra suggerisce uno sviluppo tipico del trend e un ciclo di vita che parte con un campione piccolo e poi in crescita - prendendo in esame un numero relativamente ridotto di articoli e pubblicazioni scientifiche fino ad un trend più ampio e consolidato con crescita fissa, che è stata da lungo discussa in vari media ed è passata dall’essere trattata in circoli ristretti ad argomento generalmente dibattuto.

Uno sguardo ravvicinato ai settori “early adopter”

Grazie a Sonar, Reply è in grado di acquisire informazioni sulle modalità con le quali i singoli settori stanno attualmente affrontando il tema Quantum Computing. Quali sono gli ambiti in cui essi intravedono delle possibilità per l'utilizzo dei computer quantistici e fin dove si sono già spinti gli scenari applicativi nella realtà?

INFORMATICA

INFORMATICA

INFORMATICA

A partire dal 2013, il Quantum Computing ha registrato una crescita costante all'interno del settore informatico. Gli analisti di Morgan Stanley prevedono che il mercato dell'informatica quantistica di fascia alta (la cui stima attuale da parte di IBM è pari a 5-6 miliardi di dollari l'anno) è destinato pressoché a raddoppiare, raggiungendo i 10 miliardi di dollari l'anno entro il 2025.
Lo sviluppo dei computer quantistici ha registrato una crescita considerevole da quando i giganti tecnologici sono entrati in gara. I numerosi annunci e lanci di IBM hanno creato un notevole fermento tra i media, generando volumi significativi; tra gli annunci che hanno attirato maggiormente l'interesse dei media nel 2017 si contano i seguenti avvenimenti: l'API per computer quantistici resa disponibile al pubblico da IBM, il lancio di IBM di una Piattaforma di Quantum Computing con molti clienti presenti nella lista Fortune 500 e la presentazione nel 2019 da parte di IBM dell'IBM Q System One, il suo primo computer quantistico stand-alone da 20 qubit. Nel 2018 anche il lancio di Microsoft di un Quantum Computing Toolkit e l'avvio dei test da parte di Intel del piccolissimo "Spin Qubit", che si prevede avrà un impatto enorme sul Quantum Computing, hanno riscosso grande interesse da parte dei media.


D-Wave Systems, l'unica società che produce e vende computer quantistici per uso commerciale ha raccolto fino a gennaio 2019, 204,7 milioni di dollari in 14 round di finanziamento.

informatica

sicurezza

Xanadu, una società la cui mission è creare il primo computer quantistico pratico al mondo ha raggiunto un totale di 9 milioni di dollari.

Cambridge Quantum Computing sviluppa strumenti per la commercializzazione di computer quantistici e ha raccolto finanziamenti per un totale di 18,8 milioni di dollari.

informatica

Già esistenti

Con la sua prima piattaforma cloud quantistica, Rigetti unisce il meglio dell'informatica classica e quantistica in un'unica piattaforma cloud che contribuisce a creare ed eseguire programmi in grado di sfruttare la potenza dell'hardware quantistico reale con la facilità di un ambiente di sviluppo virtuale. Rigetti intende utilizzare questa soluzione per affrontare sfide fondamentali nei settori della medicina, dell'energia, della scienza e in ambito aziendale.

LA SICUREZZA INFORMATICA

LA SICUREZZA INFORMATICA

LA SICUREZZA INFORMATICA

Dal momento che il Quantum Computing rappresenta una minaccia per gli odierni meccanismi di sicurezza, mettendo in discussione i metodi più comuni di crittografia, è fondamentale che i governi e le aziende sviluppino soluzioni in grado di garantire protezione anche da attacchi provenienti da computer quantistici. Questa gara vede al primo posto la Cina, con iniziative quali il satellite Micius o la creazione di un'infrastruttura di rete nazionale. Anche se non ancora disponibili a livello commerciale, i progressi nel settore dell'informatica quantistica possono anche contribuire al miglioramento della sicurezza e della crittografia.
Tra gli attori specializzati in questi trend nel settore del Quantum Computing al primo posto c'è ISARA, seguita da ID Quantique, Quintessence Labs, Qubitekk e Post Quantum. Hanno tutti una cosa in comune: sono tutte start-up leader nel settore della sicurezza e della crittografia quantistica.


ISARA fornisce soluzioni di sicurezza che permettono di contrastare minacce provenienti da computer quantistici e ha raccolto finanziamenti per 13 milioni di dollari.

informatica

ATTORI SPECIALIZZATI NEI TREND

1ISARA
2ID Quantique
3Quintessence Labs

Già esistenti

Nel luglio 2015, l'Unità Cloud di Alibaba e la Chinese Academy of Sciences hanno fondato l'Alibaba Quantum Computing Laboratory, una struttura di ricerca con sede a Shanghai. L'obiettivo di Alibaba è utilizzare i computer quantistici per sviluppare una maggiore sicurezza per l'e-commerce e i relativi data center sottostanti.

SERVIZI FINANZIARI

SERVIZI FINANZIARI

SERVIZI FINANZIARI

Il Quantum Computing sta attirando sempre più interesse da parte delle società di servizi finanziari, con applicazioni che spaziano dall'ottimizzazione del portafoglio alla rilevazione delle truffe, dai sistemi di pagamento all'high-frequency trading. Negli ultimi anni si è registrato un aumento costante degli investimenti, con società finanziarie come Goldman Sachs, RBS, Citigroup che hanno investito denaro nelle tecnologie di Quantum Computing o che hanno assunto professionisti interni che permettessero loro di rimanere davanti ai propri concorrenti. Alcune aziende finanziarie stanno già iniziando a testare casi d'uso che applicano questa tecnologia nel settore Fintech.
Nel 2018, Goldman Sachs (uno dei principali investitori di D-Wave), insieme a Citigroup, è diventato il secondo principale investitore di QC Ware, un'azienda produttrice di software che ha introdotto all'interno della società i computer quantistici. J.P. Morgan e Barclays hanno ricevuto un'ampia copertura mediatica quando hanno adottato il sistema di informatica quantistica di IBM.


1QBit ha ricevuto 45 milioni di dollari di finanziamenti di serie B da Fujitsu, Accenture, Allianz, RBS, CME Ventures per supportare le applicazioni nel settore del Quantum Computing.

informatica

sicurezza

QC Ware ha raccolto 6,5 milioni di dollari di finanziamenti di serie A – Investitori principali: Goldman Sachs e Citigroup.

Già esistenti

J.P. Morgan Chase & Co sta collaborando con IBM per capire l'impatto che questa tecnologia emergente avrà sulla società e sui suoi clienti ed esplorare possibili casi d'uso. Le due società stanno sperimentando il potenziale dell'informatica quantistica per risolvere problemi ad elevata intensità di calcolo come quelli relativi all'analisi del rischio e alle strategie di trading.

LOGISTICA E TRASPORTI

LOGISTICA E TRASPORTI

LOGISTICA E TRASPORTI

I trend nei settori della logistica e dei trasporti hanno registrato i tassi di crescita più alti dalla fine del 2017, dato che molte società operanti in questi ambiti hanno iniziato a trarre beneficio dalle opportunità offerte dal Quantum Computing. L'annuncio che le principali case automobilistiche Daimler e Honda stanno acquistando i computer quantistici di IBM ha destato un notevole aumento di interesse all'inizio del 2018. Questa crescita è continuata man mano che numerose aziende aerospaziali hanno aumentato i propri investimenti e le attività di ricerca relativamente al ruolo del Quantum Computing nel proprio settore. Tuttavia, l'interesse più elevato registrato finora è stato riscontrato nel gennaio 2019, quando Volkswagen ha annunciato l'uso del Quantum Computing per la gestione del traffico.


Una partnership tra Ford e NASA ha l'obiettivo di studiare le possibilità di applicazione del Quantum Computing alla ricerca sui veicoli a guida autonoma con un finanziamento di 100.000 dollari da parte di Ford.

informatica

sicurezza

Airbus ha contribuito con un secondo round di finanziamenti a favore della società di software quantistici QC Ware al fine di supportare la ricerca aerospaziale. In questo round QC Ware ha raccolto 6,5 milioni di dollari in totale.

Già esistenti

Volkswagen ha gettato le basi per la simulazione e l'ottimizzazione della struttura chimica delle batterie di veicoli elettrici ad alte prestazioni su un computer quantistico. Un algoritmo quantistico di questo tipo potrebbe essere in grado di simulare la composizione chimica di una batteria sulla base di criteri diversi e fornire un progetto che potrebbe essere usato direttamente per la produzione. Ciò accelererebbe significativamente il processo di sviluppo delle batterie, che fino ad oggi si è rivelato dispendioso in termini di tempo e risorse.

Il Quantum Computing apre nuove opportunità di business


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    IL QUANTUM COMPUTING RIVOLUZIONERÀ L'IA

    I computer quantistici sono in grado di ridurre i processi di calcolo passando da una tempistica di anni a ore o anche minuti grazie all'elaborazione parallela, la quale viene esponenzialmente scalata aggiungendo qubit. In particolare nei settori del Machine Learning, dell'IA e Big Data, ciò garantirebbe di poter affrontare problemi complessi che altrimenti non potrebbero essere risolti per via delle limitazioni di calcolo dell'architettura informatica classica.

    Esempi:

    • L'IA su un computer quantistico è in grado di intrattenere una conversazione vera e propria con un essere umano e di comprendere effettivamente ciò che viene detto in tempo reale.
    • L'informatica quantistica potrebbe sequenziare e analizzare i geni di una persona in maniera molto più rapida rispetto ai metodi utilizzati oggi. Ciò aprirebbe la strada allo sviluppo di farmaci personalizzati.

  • LE ATTUALI STRATEGIE DI CRITTOGRAFIA DEI DATI SONO DIVENTATE OBSOLETE

    La potenza dei computer quantistici eclisserà le attuali capacità di elaborazione, portandoci in una nuova era di conoscenza e scoperte. Tuttavia, una potenza di questo tipo rappresenta una minaccia enorme per la sicurezza informatica, tanto che sarà necessario riprogettare interamente i metodi di protezione delle transazioni commerciali e di altre tipologie di trasferimento di dati. Fortunatamente la sicurezza informatica quantistica sta già affrontando questa sfida con progressi quali la distribuzione a chiave quantistica, gli algoritmi post-quantistici e la generazione di numeri casuali.

    Esempio:

    • Secondo Gartner, entro cinque anni, più del 20% delle società investirà nei prodotti di informatica quantistica, inclusa la crittografia post-quantistica, per proteggersi dagli attacchi informatici.

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Come utilizzare il Quantum Computing nei diversi settori


EARLY ADOPTERS

INFORMATICA

Rilevazione di anomalie statistiche

Riconoscimento di immagini e schemi

Addestramento delle reti neurali

Verifica e validazione dei software

Classificazione di dati non strutturati

SICUREZZA INFORMATICA

Crittografia

Comunicazioni post-quantistiche

Ottimizzazione delle operazioni di rete

Rilevamento di truffe

SERVIZI FINANZIARI

Rilevamento di instabilità dei mercati

Sviluppo di strategie di trading

Ottimizzazione dei portafogli

Previsioni finanziarie

Simulazione di mercato

Determinazione dei prezzi delle attività

LOGISTICA E TRASPORTI

Gestione del traffico intelligente

Veicoli a guida autonoma

Ottimizzazione della rete di ricarica elettrica

Scienza dei materiali: es. tecnologie per le batterie

R&S e produzione

POTENZIALI ATTORI

DIFESA

Pianificazione e logistica delle missioni

Validazione e verifica dei sistemi

Ottimizzazione delle tecnologie per le batterie

MEDIA & MARKETING

Programmazione della pubblicità

Massimizzazione dei ricavi

Ottimizzazione delle campagne

TELECOMUNICAZIONI

Comunicazioni post-quantistiche

Ottimizzazione delle operazioni di rete

ATTORI REMOTI

ENERGY & UTILITIES

Progettazione delle reti

Sfruttamento dell'energia

Elaborazione di modelli del clima e previsioni meteorologiche

Distribuzione dell'energia

Ottimizzazione delle indagini sismiche

REALIZZATORI

SETTORE CHIMICO E FARMACEUTICO

Scoperta più rapida dei farmaci

Ottimizzazione dei trattamenti di radioterapia

Farmaci personalizzati

Diagnosi migliorate per i pazienti

Quantum & Accelerated Computing

Reply approfondisce le potenzialità dei Quantum Computers e dei Quantum Algorithms per trovare soluzioni a problemi prima irrisolvibili.

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