Attualità
Oltre i qubit: Quantum, IA e il futuro umano del net-zero.
Oltre i qubit: Quantum, IA e il futuro umano del net-zero.
Perché la rivoluzione quantistica riguarda il clima, il potere e la responsabilità?
Circa dieci anni fa rimasi affascinato da un libro di biologia quantistica dal titolo provocatorio, Life on the Edge. L’idea era semplice e radicale: i fenomeni quantistici non vivono solo nei laboratori di fisica, ma sono intrecciati con i processi più intimi della vita. Oggi quella intuizione esce definitivamente dall’ambito accademico: il “quantum” entra nelle strategie nazionali, nei piani industriali, nei documenti sulla sicurezza.
Non è solo una moda linguistica. È il segno di una transizione più profonda: dal mondo digitale classico che abbiamo conosciuto per mezzo secolo a un nuovo strato di infrastruttura in cui le regole dell’informazione e del calcolo cambiano in modo sottile ma decisivo.
La prima rivoluzione digitale era già “quantistica” nelle fondamenta: transistor, laser, risonanza magnetica esistono grazie alla meccanica quantistica, ma gli ingegneri potevano descriverli con modelli in larga parte classici. La nuova ondata è diversa. Il suo obiettivo è prendere le caratteristiche più controintuitive del mondo quantistico – sovrapposizione, entanglement, interferenza – e trasformarle in risorse controllabili.
In questo contesto il qubit è più di un termine tecnico: è un simbolo. Un qubit è un sistema fisico – uno ione, un circuito superconduttore, un atomo intrappolato, un fotone – che può trovarsi in sovrapposizione di “0” e “1”. Quando più qubit sono entangled, lo spazio delle possibilità cresce in modo esponenziale. I dispositivi di oggi sono ancora fragili e rumorosi, ma bastano a suggerire un cambio di paradigma: il punto non è se i computer quantistici sostituiranno quelli classici, bensì come collaboreranno, in architetture ibride che combinano quantum, supercalcolo e intelligenza artificiale.
Il rapporto con l’IA è illuminante. Da un lato, gli algoritmi quantistici potrebbero accelerare alcune delle routine matematiche alla base del machine learning: ottimizzazione in spazi ad altissima dimensione, campionamento, algebra lineare. Dall’altro, è l’IA ad aiutare il quantum: reti neurali regolano gli impulsi che controllano i qubit, agenti di reinforcement learning cercano strategie per mitigare gli errori, tecniche avanzate di analisi dati diagnosticano e riducono il rumore. Non vediamo più due rivoluzioni distinte, ma uno stack intrecciato in cui quantum e IA si rafforzano a vicenda.
Questa convergenza diventa cruciale se guardiamo al nodo energia–clima. Molte sfide della transizione verso il net-zero sono problemi di complessità estrema: reti elettriche piene di rinnovabili da bilanciare in tempo reale; materiali per batterie, catalizzatori e membrane da progettare a livello molecolare; grandi processi industriali da simulare su più scale. Sono esattamente le situazioni in cui simulazione e ottimizzazione quantistica, supportate da IA e supercalcolo classico, potrebbero offrire un vantaggio.
La visione realistica non è quella della “macchina magica” che risolve il cambiamento climatico, ma di strumenti quantistici inseriti in un repertorio più ampio di decarbonizzazione: materiali migliori per elettrolizzatori e cattura della CO₂, gestione più intelligente di sistemi energetici con alte quote di rinnovabili, modelli più raffinati dei rischi sistemici. Se perseguita con sobrietà, questa visione può contribuire in modo concreto all’agenda net-zero.
Ma sarebbe ingenuo raccontare solo il lato luminoso. Le infrastrutture quantistiche sono esigenti in termini di energia e risorse: i qubit superconduttori richiedono temperature prossime allo zero assoluto, quindi criogenia avanzata e consumi non banali. Altre piattaforme – ioni intrappolati, atomi neutri, chip fotonici – hanno a loro volta impronte ambientali significative. E i sistemi di IA che le governano girano in data center il cui impatto energetico e idrico è ormai oggetto di forte preoccupazione.
Per questo, parlare di “quantum per il clima” richiede onestà intellettuale. Quantum e IA non sono solo parte della soluzione, ma anche parte del problema. Servono analisi di ciclo di vita, attenzione alle filiere, ricerca su elettronica di controllo a basso consumo, architetture più compatte e materiali meno impattanti. È una questione di prestazioni, ma anche e soprattutto di responsabilità.
Nel frattempo, attorno a questo nucleo tecnico e ambientale si gioca una partita geopolitica. In pochi anni, le tecnologie quantistiche sono diventate un terreno di competizione strategica. I governi parlano di quantum insieme a “sovranità digitale”, “autonomia strategica”, “sicurezza nazionale”. Temono – non senza motivo – che un futuro computer quantistico possa spezzare le attuali difese crittografiche. Investono quindi in crittografia post-quantistica e in reti “quantum-safe”, mentre emergono controlli sulle esportazioni e screening degli investimenti.
Il quadro è simile a quello dell’IA: concentrazione di potere in poche piattaforme, opacità delle decisioni, asimmetria tra chi progetta le infrastrutture e chi ne dipende. La convergenza tra quantum e IA in settori sensibili come cybersicurezza, finanza, sorveglianza rende la posta ancora più alta.
In questo scenario la governance non è un optional. La domanda non è solo quanti qubit controlliamo, ma quali valori e quali regole orientano il loro utilizzo. Per questo il dibattito su standard, linee guida etiche e regole internazionali non può essere rinviato a tempo indeterminato: esiste ora una finestra – stretta, ma reale – in cui scienza, diritto ed etica possono ancora crescere insieme.
L’Europa prova a rispondere presentando il quantum come parte di una trasformazione digitale ancorata a diritti, democrazia, sostenibilità. L’Italia, con la sua tradizione scientifica e il suo patrimonio umanistico e spirituale, può giocare un ruolo peculiare: non solo laboratori e start-up, ma anche diplomazia scientifica e riflessione sui fini, sulla giustizia, sul bene comune.
Un futuro quantistico umano-centrico richiede almeno tre impegni: orientare le priorità verso applicazioni che riducano la sofferenza e rafforzino la pace; evitare che l’accesso alle infrastrutture quantistiche ampli le disuguaglianze; costruire trasparenza, responsabilità e dialogo tra saperi – scientifici, filosofici, spirituali.
Se riusciremo a orientare lo stack quantum–IA al servizio della vita, della pace e dell’integrità del creato, la storia non ricorderà questa fase solo per il numero di qubit o per i brevetti registrati. La ricorderà come un momento in cui l’umanità ha imparato, ancora una volta, a trasformare una comprensione più profonda della materia e dell’informazione in una responsabilità più profonda verso il mondo che abita.
Beyond Qubits: Quantum, AI and the Human Future of Net-Zero.
Why the quantum revolution is about climate, power and responsibility – not just faster computers?
About ten years ago I was captivated by a highly counterintuitive book on quantum biology, Life on the Edge. Its central idea was simple and radical: quantum effects are not confined to physics labs; they are woven into the very fabric of life. Today that intuition has fully escaped the academic realm. “Quantum” has entered national strategies, industrial plans and security doctrines.
This is not just a linguistic fashion. It signals a deeper transition: from the classical digital world we have known for half a century to a new infrastructure layer, where the rules of information and computation are subtly but decisively different.
The first digital revolution was already “quantum” at its roots: transistors, lasers, magnetic resonance all depend on quantum mechanics. But engineers could largely rely on classical models. The new wave is different. Its explicit aim is to take the most counter-intuitive features of the quantum world – superposition, entanglement, interference – and turn them into controllable resources.
In this context, the qubit is more than a technical unit; it is a symbol. A qubit is a physical system – an ion, a superconducting circuit, a trapped atom, a photon – that can be prepared in a superposition of “0” and “1”. When multiple qubits are entangled, the space of possibilities grows exponentially with their number. Current devices are still fragile, noisy and small. Yet even in this “intermediate” regime they already suggest a shift of perspective: the key question is not whether quantum computers will replace classical ones, but how they will cooperate, in hybrid architectures that combine quantum processors, high-performance computing and artificial intelligence.
The relationship with AI is particularly revealing. On one side, quantum algorithms may accelerate some of the mathematical routines at the heart of modern machine learning: high-dimensional optimisation, sampling, linear algebra. On the other side, AI is increasingly used to operate quantum hardware itself: neural networks tune delicate control pulses, reinforcement learning agents search for better error-mitigation strategies, advanced data analysis helps diagnose and reduce noise. What emerges is not two separate revolutions, but a single, entangled stack where quantum and AI continuously reinforce each other.
This convergence becomes especially important when we look at the energy–climate nexus. Many central challenges of the net-zero transition are, at their core, problems of overwhelming complexity: power grids with high shares of renewables that must be balanced in real time under uncertainty; materials for batteries, catalysts and membranes that need to be engineered at the molecular level; large industrial processes that must be simulated and optimised across multiple scales. These are precisely the problems where quantum simulation and optimisation, supported by AI and classical supercomputing, may gradually provide an advantage.
The realistic vision is not that of a miraculous machine that will “solve climate change”. Rather, it is the prospect that quantum-enhanced tools could become part of a broader decarbonisation toolbox: helping discover better materials for electrolysers and CO₂ capture, operate energy systems with higher shares of renewables, understand and manage systemic risks in complex infrastructures. If pursued with sobriety, this vision can make a meaningful contribution to the net-zero agenda.
At the same time, we would misread the moment if we only told the optimistic half of the story. Quantum infrastructures are themselves demanding in terms of energy and resources. Superconducting qubits must be cooled near absolute zero, requiring advanced cryogenics, specialised materials and significant electricity. Other platforms – trapped ions, neutral atoms, photonic chips – also have non-trivial environmental footprints. And the AI systems that steer them run in data centres whose energy and water consumption is already a global concern.
Any honest conversation about “quantum for climate”, therefore, must recognise that quantum and AI are not only part of the solution, but also part of the problem. We need life-cycle assessments, attention to supply chains, and deliberate efforts to make the quantum–AI stack itself more efficient and compatible with planetary boundaries. Research on low-power control electronics, more compact architectures and less resource-intensive materials is not just about performance; it is about responsibility.
Around this technical and environmental core, a broader strategic landscape is unfolding. In a remarkably short time, quantum technologies have become a field of geopolitical competition. Governments talk about quantum alongside “digital sovereignty”, “strategic autonomy” and “national security”. They fear – not without reason – that a cryptographically relevant quantum computer could one day break the codes protecting state communications, financial transactions and critical infrastructures. In response, they invest in post-quantum cryptography and quantum-safe communication networks, and tighten export controls and investment screening.
The patterns are familiar from the AI debate: concentration of power in a few platforms, opacity of decision-making, asymmetries between those who design infrastructures and those who depend on them. The convergence of quantum and AI in sensitive domains such as cybersecurity, finance and surveillance only raises the stakes.
In such a context, governance is not an optional add-on. The crucial question is not only how many qubits a country or company controls, but what values and rules guide their use. This is why discussions on standards, ethical principles and regulatory frameworks for quantum technologies cannot be indefinitely postponed. There is a window – narrow but real – in which scientific, legal and ethical reflection can still co-evolve.
The European Union increasingly frames quantum technologies as part of a broader attempt to anchor digital transformation in the language of rights, democracy and environmental sustainability. Italy, with its strong scientific tradition and rich humanistic and spiritual heritage, can play a distinctive role: not only building labs and start-ups, but also contributing to scientific diplomacy and to a deeper reflection on purpose, justice and the common good.
A human-centred quantum future rests on a few demanding commitments: to orient priorities towards applications that reduce suffering and strengthen peace; to prevent access to quantum infrastructures from widening existing inequalities; to build transparency, accountability and dialogue between different forms of knowledge – scientific, philosophical, spiritual.
If we succeed in orienting the quantum–AI stack towards the service of life, peace and the integrity of creation, this technological chapter will not be remembered merely for qubit counts and patent races. It will be remembered as a moment in which humanity learned, once again, to turn a deeper understanding of matter and information into a deeper responsibility for the world it inhabits.
