Strategia italiana per le tecnologie quantistiche, il Consiglio dei Ministri approva

Con l‘approvazione, il 30 luglio 2025, da parte del Consiglio dei Ministri, della Strategia Italiana per le Tecnologie Quantistiche, un piano organico e ambizioso, l’Italia si posiziona al centro della nuova era tecnologica, con obiettivi chiari su ricerca, industria, formazione e sicurezza nazionale.

L’anno 2025, designato come anno internazionale della scienza e della tecnologia quantistica, non è una scelta casuale: segna infatti il centenario della nascita della meccanica quantistica, un campo che da allora ha visto la sua importanza crescere esponenzialmente, divenendo oggi vitale per il progresso socio-economico di ogni nazione. L’Italia si inserisce in questo contesto da protagonista, consapevole che le TQ sono già una realtà consolidata nella ricerca di base e applicata del Paese, nonché un obiettivo primario per le sue imprese e i sistemi di formazione.

Per questo motivo, il Governo italiano ha elaborato la “Strategia Italiana per le Tecnologie Quantistiche”, un documento programmatico volto a armonizzare le numerose iniziative già in corso e a capitalizzare l’enorme patrimonio scientifico nazionale. Questa strategia rappresenta un impegno ambizioso e una visione di lungo termine, ideata per guidare gli investimenti pubblici e privati, supportare collaborazioni internazionali e individuare soluzioni a problemi globali in settori strategici come la salute, la comunicazione, l’energia e la sostenibilità ambientale.

“Con questa strategia potenziamo la competitività dell’Italia nel settore delle tecnologie quantistiche“, ha affermato il sottosegretario Alessio Butti.

Di questo documento pubblichiamo un’ampia sintesi.

Strategia Italiana per le Tecnologie Quantistiche

Frutto di un’ampia cooperazione tra esperti scientifici, rappresentanti ministeriali e agenzie, e di un fruttuoso dialogo con l’industria e la comunità scientifica, la strategia si fonda su quattro assi prioritari:

• lo sviluppo scientifico e industriale nei cinque pilastri delle TQ,
• la costruzione di un ecosistema nazionale integrato,
• l’internazionalizzazione e la sicurezza,
• la governance e la misurabilità delle azioni strategiche.

La rivoluzione quantistica: dalla teoria all’applicazione

Le TQ sono considerate tra le tecnologie più critiche per la competitività dei Paesi, con un potenziale rivoluzionario e impatti significativi sulla sicurezza nazionale. Sebbene siano ancora in fase prototipale, con un consolidamento atteso nel prossimo decennio, gli sforzi congiunti di ricerca pubblica e industriale ne stanno accelerando lo sviluppo.

La prima e la seconda rivoluzione quantistica

La prima rivoluzione quantistica, agli inizi del Novecento, diede vita alla meccanica quantistica, portando a scoperte che hanno plasmato il mondo moderno, come il transistor e il laser. La seconda rivoluzione quantistica, iniziata negli anni ’80, ha spostato il focus sulla capacità di manipolare direttamente le proprietà di singole particelle quantistiche – come atomi, fotoni ed elettroni – attraverso principi fondamentali quali la sovrapposizione degli stati e l’entanglement, promettendo un’ulteriore trasformazione tecnologica.

Concetti chiave delle tecnologie quantistiche

Per comprendere le TQ, è essenziale familiarizzare con alcuni concetti fondamentali del glossario quantistico:

• Qubit: è l’unità base dell’informazione quantistica, analoga al bit classico. A differenza del bit, che può assumere solo i valori 0 o 1, il qubit può esistere in una combinazione lineare di 0 e 1 simultaneamente grazie alla proprietà di sovrapposizione. Questo trasforma la misura da deterministica a probabilistica.
• Sovrapposizione: è la proprietà per cui un qubit può trovarsi in una combinazione di più stati (0 e 1) contemporaneamente, fino a quando non viene misurato. Questa capacità consente ai sistemi quantistici di elaborare più input simultaneamente, accelerando esponenzialmente i calcoli.
• Entanglement: descrive un fenomeno in cui due o più qubit diventano correlati in modo tale che lo stato di uno dipende istantaneamente dallo stato dell’altro, indipendentemente dalla distanza che li separa. È una risorsa fondamentale per molte applicazioni quantistiche.
• Decoerenza: rappresenta la perdita delle proprietà quantistiche di un sistema a causa delle interazioni con l’ambiente, che porta il qubit a comportarsi come un bit classico. È una delle principali sfide alla scalabilità dei computer quantistici.
• Vantaggio quantistico: si riferisce alla capacità di un computer quantistico di eseguire un calcolo che sarebbe impossibile o impraticabile per un computer classico. Il suo raggiungimento è l’obiettivo primario nello sviluppo del calcolo quantistico.

I cinque pilastri delle tecnologie quantistiche

La strategia europea e quella italiana identificano cinque pilastri principali su cui focalizzare lo sviluppo delle TQ:

1. Calcolo quantistico

Il calcolo quantistico mira a sviluppare dispositivi e protocolli che possano superare o accelerare i computer classici nella risoluzione di problemi specifici, offrendo vantaggi in termini di rapidità, precisione, efficienza energetica e costi. Le sue applicazioni sono vaste e includono la logistica, la distribuzione dell’energia, la diagnostica medica, le previsioni climatiche e idrologiche, e il miglioramento dell’apprendimento automatico e dell’intelligenza artificiale (AI).

L’integrazione di algoritmi di quantum machine learning (QML), ad esempio, può migliorare la classificazione dei dati e l’ottimizzazione. Tuttavia, la potenza del calcolo quantistico solleva anche preoccupazioni per la vulnerabilità dei sistemi crittografici attuali, rendendo essenziale lo sviluppo di hardware e protocolli avanzati per la crittografia post-quantistica.

L’attuale generazione di dispositivi opera nel regime NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum), caratterizzato da qubit rumorosi e meccanismi incompleti di correzione degli errori (QEC). La sfida è dimostrare il vantaggio quantistico con questi dispositivi, come già evidenziato da pubblicazioni che mostrano miglioramenti in alcuni calcoli con più di 100 qubit e algoritmi di mitigazione degli errori.

L’obiettivo a lungo termine è il FTQC (Fault Tolerant Quantum Computing), che richiede una drastica riduzione dei tassi di errore tramite QEC, aggregando più qubit fisici in qubit logici. Questo implica la progettazione di nuovi qubit, architetture di chip ottimizzate e codici QEC avanzati. La costruzione di computer quantistici su larga scala richiede l’integrazione di milioni di qubit ad alta fedeltà, un controllo preciso e l’integrazione dell’elettronica di controllo in ambienti criogenici. Diverse tecnologie di qubit sono in fase di sviluppo, ciascuna con i propri vantaggi e sfide: qubit superconduttori, a semiconduttori (silicio), ioni intrappolati, atomi neutri, fotoni e centri di colore.

2. Simulazione quantistica

I simulatori quantistici sono dispositivi specializzati che imitano il comportamento di sistemi quantistici complessi, semplificandone lo studio rispetto ai computer quantistici universali. Sono progettati per risolvere problemi specifici emulando le leggi dei sistemi stessi. Sebbene non possano eseguire calcoli generali, si prevede che risolveranno certi tipi di problemi prima dei computer quantistici digitali, grazie a requisiti meno stringenti sulla qualità dei qubit. Esistono simulatori digitali (con porte quantistiche), analogici (che replicano sistemi reali) e euristici (che combinano componenti classici e quantistici per soluzioni approssimate). Anche i processi “quantum inspired”, che emulano sistemi quantistici su architetture classiche, stanno emergendo.

Le applicazioni della simulazione quantistica sono molteplici e riguardano la simulazione di sistemi quantistici complessi e l’ottimizzazione. Possono modellare molecole e materiali, favorendo innovazioni nei settori automobilistico, chimico, petrolifero, fotovoltaico e farmaceutico, oltre a supportare la ricerca fondamentale in fisica e biologia. Nell’ottimizzazione, possono risolvere problemi complessi nella gestione del traffico, nel commercio energetico e nelle catene di approvvigionamento, con benefici per la finanza, le assicurazioni, i trasporti e la cybersecurity. Le sfide includono il controllo preciso dei qubit, l’aumento della scala delle piattaforme e lo sviluppo della programmabilità per approcci non basati sui qubit.

3. Comunicazione quantistica

La comunicazione quantistica sfrutta gli stati e le risorse quantistiche per sviluppare nuovi protocolli con caratteristiche rivoluzionarie, dalla sicurezza fisica intrinseca alla capacità di rete senza precedenti. La sicurezza è garantita dall’impossibilità fisica di clonare le informazioni quantistiche: qualsiasi tentativo di intercettazione è rilevabile. Ciò apre la strada allo scambio e all’elaborazione sicura dei dati. In prospettiva, le reti di comunicazione quantistica evolveranno verso l’internet quantistico, un’infrastruttura che connetterà computer e sensori quantistici per problemi di ottimizzazione, distribuzione dell’entanglement e sincronizzazione precisa dei dispositivi.

L’avvento dei computer quantistici minaccia i protocolli crittografici tradizionali, spingendo allo sviluppo di nuove soluzioni. La crittografia post-quantistica si basa su algoritmi resistenti agli attacchi quantistici e implementabili su hardware convenzionale. Parallelamente, tecnologie come la Distribuzione Quantistica di Chiavi (QKD) offrono protezione contro intercettazioni, rafforzando l’integrità delle infrastrutture di rete. L’Italia eccelle in questo settore, con startup riconosciute a livello internazionale che producono sistemi QKD commercializzabili. Le sfide includono il miglioramento dei componenti (rivelatori di fotoni singoli, emettitori di luce quantistica), la stabilità e la sicurezza dei sistemi, e la capacità di estendere la portata su lunghe distanze.

4. Metrologia e sensoristica quantistica

La metrologia e sensoristica quantistica sfrutta le proprietà quantistiche avanzate per ottenere precisione e sensibilità senza precedenti nelle misurazioni. Queste tecnologie utilizzano fenomeni come la sovrapposizione, l’entanglement e la coerenza per misurazioni precise e robuste in settori come la diagnostica medica e dei materiali, la navigazione di alta precisione e il monitoraggio ambientale. I sensori quantistici non solo sono più sensibili dei classici, ma offrono anche nuove capacità e possono eliminare la necessità di tarature regolari basandosi su costanti fisiche fondamentali. La metrologia quantistica, in particolare, fornisce le basi per la definizione e la disseminazione delle unità di misura del Sistema Internazionale (SI).

Le applicazioni sono vaste e includono la rilevazione di attività metaboliche cellulari, tecniche di imaging avanzate, gravimetri per monitorare movimenti tettonici, orologi atomici per un posizionamento estremamente preciso, magnetometri per identificare oggetti nascosti o misurare campi biomagnetici. Sono anche usati per studiare le interazioni fondamentali, come la rivelazione della materia oscura e delle onde gravitazionali. Le sfide scientifiche e tecnologiche riguardano l’uso di diverse piattaforme fisiche (atomi ultrafreddi, vapori di atomi caldi, oscillatori nano-meccanici, circuiti superconduttori, centri azoto-vacanza nel diamante), la loro miniaturizzazione, il packaging e l’integrazione con tecnologie abilitanti.

L’Italia è attivamente coinvolta nei progetti europei di sperimentazione di linee pilota per sensori micro-strutturati e partecipa agli organismi internazionali di standardizzazione.

5. Scienza quantistica di base

La scienza quantistica di base, ancora in evoluzione, costituisce il fondamento indispensabile su cui si sviluppano tutte le TQ; le scoperte odierne assicurano le tecnologie del domani. Investire nella ricerca fondamentale è cruciale per risolvere problemi che ostacolano il pieno sviluppo delle TQ, come la scalabilità e la decoerenza. La scienza di base supporta il miglioramento delle prestazioni delle piattaforme fisiche (fotonici, qubit di spin, superconduttori, molecole, atomi e ioni) e lo sviluppo di nuovi approcci alla computazione, comunicazione e sensoristica attraverso lo studio delle risorse quantistiche fondamentali.

Contribuisce inoltre alla formazione di scienziati e ingegneri quantistici specializzati. Gli ambiti di ricerca includono la decoerenza quantistica, la termodinamica quantistica, la materia condensata e la teoria dell’informazione quantistica, essenziale per comprendere gli algoritmi quantistici e sviluppare software per computer quantistici.

Sinergie e tecnologie abilitanti: costruire l’ecosistema quantistico

Le sinergie tra i diversi pilastri delle TQ sono fondamentali per sfruttarne appieno il potenziale, permettendo l’ottimizzazione di componenti hardware comuni e l’integrazione di tecnologie in un ecosistema interconnesso.

Pilastri interconnessi

L’integrazione tra i pilastri apre a nuove applicazioni e migliora l’efficienza complessiva:

• Calcolo/simulazione e comunicazione: la comunicazione quantistica può proteggere i dati elaborati dai computer quantistici, garantendo scambi sicuri e collegando efficientemente sistemi distribuiti.
• Calcolo/simulazione e sensoristica: i progressi nel calcolo quantistico possono migliorare l’elaborazione dei dati provenienti dai sensori quantistici, beneficiando della natura già quantistica del dato.
• Comunicazione e sensoristica: le reti di comunicazione quantistica possono trasmettere in modo sicuro dati sensibili da sensori quantistici, ad esempio in applicazioni mediche o geofisiche.

L’obiettivo ultimo è la convergenza tra calcolo, comunicazione e sensoristica per lo sviluppo di sistemi altamente sicuri, precisi e performanti, con la prospettiva di un futuro Quantum Internet.

La catena del valore delle tecnologie quantistiche

La catena del valore delle TQ replica in parte il modello delle tecnologie classiche, richiedendo un avanzamento sinergico di hardware e software per creare servizi a valore aggiunto. Comprende diverse attività primarie per lo sviluppo dello stack tecnologico:

• Produttori di tecnologie abilitanti: sviluppano componenti di base come criostati, sorgenti e rivelatori di singolo fotone, sistemi di confinamento e laser stabilizzati.
• Produttori dell’hardware: realizzano l’infrastruttura quantistica, sviluppando sistemi di controllo, manipolazione e lettura delle informazioni quantistiche, e sistemi di correzione degli errori per la decoerenza.
• Società di sviluppo del middleware: facilitano l’interazione tra infrastruttura e applicazioni, creando piattaforme di sviluppo codice (SDK), compilatori, e interfacce per la gestione dei dispositivi.
• Società di sviluppo degli algoritmi e del software: creano algoritmi e software specifici che sfruttano le proprietà quantistiche uniche, riformulando problemi computazionali e riscrivendo codice per l’utilizzo pratico.
• Aziende utilizzatrici e applicazioni end-user: rappresentano l’elemento finale dello stack, con applicazioni general-purpose o verticali in settori come chimico-farmaceutico, finanziario o energetico.

Tecnologie abilitanti critiche

Per rendere i dispositivi quantistici applicabili nel mondo reale, è essenziale integrarli con tecnologie esistenti o modificate, come quelle per basse temperature, alto vuoto o microchip, che fungono da interfaccia con il mondo classico. Le principali aree di interesse per lo sviluppo di queste tecnologie abilitanti includono la produzione, il test e il packaging su larga scala, che richiedono infrastrutture industriali avanzate per la micro e nano-fabbricazione e l’integrazione di dispositivi quantistici e classici.

• Circuiti elettronici e integrazione: cruciale è l’approccio “More than Moore” che integra funzionalità e materiali avanzati (come il diamante) nei chip, e lo sviluppo di soluzioni di packaging per alte densità di componenti in ambienti criogenici.
• Criogenia e integrazione criogenica: la maggior parte delle TQ richiede temperature estremamente basse. È fondamentale migliorare i sistemi di raffreddamento e integrare l’elettronica di controllo vicino ai chip quantistici per aumentarne velocità ed efficienza.
• Fotonica e integrazione fotonica: laser, sorgenti di fotoni e rivelatori sono componenti chiave. Lo sviluppo di circuiti integrati fotonici (PIC) e guide d’onda è vitale per dispositivi avanzati e comunicazioni sicure.
• Catene di approvvigionamento e componenti critici: lo sviluppo di catene di approvvigionamento solide e sicure è fondamentale. Il Governo può colmare le lacune e creare condizioni favorevoli per i fornitori europei, garantendo l’accesso a componenti critici come refrigeratori, sistemi laser e componenti ottici.
• Iniziative europee e Chips Act: iniziative come Qu-Pilot e Qu-Test, parte della Quantum Flagship, sviluppano linee pilota e banchi di prova per l’industria quantistica europea. Il Chips Act mira a sviluppare chip specifici per le TQ, integrando tecnologie classiche avanzate.

Standardizzazione e benchmarking: garanti di crescita e fiducia

Standardizzazione

La standardizzazione delle TQ è essenziale per accelerarne l’adozione sul mercato, garantendo affidabilità, coerenza e interoperabilità con infrastrutture e sistemi esistenti. La standardizzazione va oltre la certificazione, includendo vocabolario, terminologia, parametri di qualità e protocolli di scambio. È fondamentale che l’Europa adotti un approccio proattivo nello sviluppo di standard propri per prevenire svantaggi competitivi. Questo facilita anche la creazione di una voce europea unificata nelle discussioni internazionali.

La definizione di parametri di riferimento (benchmark) è cruciale per misure oggettive dei progressi e delle capacità delle TQ. Progetti come Qu-Test, finanziato dall’UE, sviluppano banchi di prova federati per supportare il benchmarking e la conformità. A livello europeo, il CEN e il CENELEC hanno istituito il JTC22, un comitato congiunto sulle TQ, basato sulla roadmap del Focus Group on Quantum Technologies (FGTQ). Il JTC22 si occupa di standardizzare le TQ, comprese le tecnologie abilitanti, i sottosistemi, le piattaforme e le applicazioni in metrologia, rilevamento, imaging, calcolo, simulazione, comunicazione e crittografia.

Benchmarking

I benchmark nelle TQ fungono da riferimenti accettati per valutare le prestazioni e le capacità dei dispositivi in fase di test, stimolando collaborazione, concorrenza e investimenti. La necessità di tali parametri è pressante a causa della natura emergente del settore e della forte concorrenza internazionale. Essi vengono considerati a diversi livelli:

• Componenti hardware: si concentrano sulle proprietà fisiche fondamentali, rilevanti per i produttori.
• Sistema: considerano le prestazioni dell’intero sistema quantistico.
• Applicazione: sono di interesse per gli utenti finali, valutando i vantaggi pratici delle TQ in contesti reali.

Diverse iniziative internazionali (IBM, Super.tech, QED-C, DARPA, DOE, UC Berkeley) e europee (Qu-Test) stanno lavorando allo sviluppo di benchmark per il calcolo e la simulazione quantistica, con una forte volontà di collaborazione per evitare duplicazioni.

L’ecosistema quantistico italiano: punti di forza, debolezza e opportunità

Il settore industriale delle TQ in Italia è emergente ma in crescita, trainato dagli investimenti pubblici nell’ambito del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR).

Il panorama industriale italiano

Nonostante i fondi stanziati in Italia siano inferiori rispetto a Regno Unito, Germania e Francia (228,9 milioni di euro tra il 2021 e il 2024 rispetto ai miliardi di euro degli altri Paesi), l’ecosistema è in fase embrionale ma si sta muovendo nella giusta direzione. Una consultazione pubblica del MIMIT ha coinvolto 52 stakeholder, evidenziando un ecosistema variegato con grandi attori italiani e internazionali, aziende e startup native del settore. La distribuzione territoriale delle imprese riflette quella dei centri di ricerca, data la necessità di un significativo avanzamento scientifico per l’applicabilità industriale. La spinta principale è pubblica, con soli 12,5 milioni di euro di investimenti privati tra il 2023 e il 2024.

• Calcolo quantistico: il mercato è ancora embrionale. L’Italia eccelle nella componentistica (fotonica), ma è in ritardo nello sviluppo di startup hardware di rilievo internazionale. La maggior parte delle imprese si concentra sul software e le applicazioni, considerate meno rischiose. Ostacoli includono lunghi tempi di attesa per l’accesso alle infrastrutture e preoccupazioni sulla proprietà intellettuale a causa dell’assenza di fonderie specializzate in Italia.
• Comunicazione quantistica: l’Italia eccelle per presenza di startup e sperimentazioni riconosciute a livello internazionale. I sistemi QKD sono già commercializzabili, ma le tecnologie attuali presentano limiti di lungo raggio e costi elevati. La crittografia post-quantistica è un settore in crescita anche in Italia. L’ostacolo principale è la limitata standardizzazione e certificazione, e la mancanza di consapevolezza delle aziende.
• Metrologia e sensoristica quantistica: l’Italia vanta una significativa filiera di sensoristica tradizionale da valorizzare. La componentistica (laser, controllo automatico) è un’opportunità. Le sfide includono la dipendenza dall’estero per l’approvvigionamento di componenti e la mancanza di fonderie europee. L’integrazione con tecnologie di calcolo e comunicazione è cruciale.

L’accesso a strutture sofisticate per convalidare le soluzioni è una necessità trasversale per le aziende, ma la natura sperimentale delle TQ e gli elevati requisiti di capitale ostacolano gli investimenti privati. Le infrastrutture di ricerca pubbliche sono limitate nell’accesso per l’industria, e quelle europee presentano barriere finanziarie e amministrative. È necessaria una rete integrata di infrastrutture di ricerca e prototipazione per supportare le aziende.

L’ecosistema italiano della ricerca

L’Italia vanta un solido e diffuso tessuto di ricerca, con una vasta rete di gruppi di ricerca e laboratori in università ed enti pubblici di ricerca (CNR, INRIM, INFN, IIT, ASI, CINECA). Il MUR ha investito 228,9 milioni di euro tra il 2021 e il 2024 in ricerca sulle TQ, di cui l’86% dal PNRR. Il PNRR ha giocato un ruolo cruciale nello sviluppo di iniziative chiave come il Partenariato esteso NQSTI, il Centro nazionale HPC, Big Data and Quantum Computing (ICSC) e l’Infrastruttura di ricerca Integrated Infrastructure Initiative in Photonic and Quantum Sciences (I-PHOQS).

La distribuzione dei progetti tra i pilastri è generalmente uniforme, con meno progetti per la comunicazione quantistica e la ricerca di base. Le istituzioni italiane partecipano anche a progetti Horizon Europe e Digital Europe. L’analisi evidenzia una distribuzione geografica ampia dello sforzo di ricerca, con cluster in alcune aree specifiche.

Trasferimento tecnologico

L’Italia, come l’Europa, è in ritardo rispetto a Stati Uniti e Cina nello sviluppo delle TQ. Negli Stati Uniti, il National Quantum Initiative Act (NQIA) ha catalizzato 6 miliardi di dollari di investimenti privati con 900 milioni di dollari di fondi federali annui. In Italia, il MUR e il MIMIT hanno investito in centri per il trasferimento tecnologico come le Case delle Tecnologie Emergenti (CTE) e i Centri di Competenza (CdC), che hanno favorito la collaborazione pubblico-privato. Le CTE, presidi diffusi sul territorio (13 in 12 Regioni), mirano a sviluppare soluzioni innovative, percorsi di accelerazione per startup e PMI, e supportare il trasferimento tecnologico. Tuttavia, l’attuale allocazione delle risorse infrastrutturali favorisce la ricerca pura rispetto ai progetti di trasferimento tecnologico, creando un vuoto nella commercializzazione. È fondamentale rafforzare le partnership pubblico-privato e sostenere la nascita e crescita di startup deep tech.

Sistema della formazione superiore e professionale

Lo sviluppo delle TQ richiede una vasta comunità scientifica interdisciplinare (fisica, chimica, matematica, informatica, ingegneria). La crescita dei posti di lavoro in questo settore richiederà forza lavoro altamente qualificata. Attualmente, i concetti di fisica quantistica sono insegnati principalmente in Fisica (L-30), con introduzioni in altri programmi STEM. Pochi programmi di laurea magistrale sono interamente dedicati alle TQ, a differenza di altri Paesi europei. A livello di dottorato, i finanziamenti PNRR hanno stimolato un incremento di posizioni sui temi TQ. Sono stati attivati master professionali, ma non ancora sufficienti a coprire la crescita prevista.

Comunicazione e sensibilizzazione

La mancanza di interesse e consapevolezza pubblica è un potenziale ostacolo allo sviluppo delle TQ in Italia. Iniziative come le “Italian Quantum Weeks” e quelle del Partenariato Esteso NQSTI hanno contribuito, ma è necessaria una maggiore “alfabetizzazione quantistica” diffusa. Esporre gli studenti alle TQ sin dalle scuole superiori è essenziale per ispirare le future generazioni di esperti. È inoltre fondamentale informare i decisori aziendali sulle opportunità e i rischi delle TQ per favorirne l’adozione su larga scala.

Analisi SWOT

Sulla base di queste analisi, la strategia identifica punti di forza, debolezza, opportunità e rischi per l’Italia nel contesto delle TQ:

• Punti di forza:
  • Distribuzione geografica diffusa di università ed enti di ricerca.
  • Eccellenze consolidate in piattaforme quantistiche (atomi neutri, fotoni, superconduttori).
  • Ottime capacità di ricerca e trasferimento tecnologico in metrologia e sensoristica quantistica.
  • Filiera riconosciuta a livello internazionale nelle tecnologie di comunicazione quantistica.
  • Capacità di ricerca e startup nel software di calcolo quantistico.
  • Presenza di grandi aziende utilizzatrici che già investono nelle TQ.
  • Laboratori esistenti con potenziale di crescita.
  • Infrastrutture pubbliche per open innovation in calcolo e comunicazione.
• Punti di debolezza:
  • Ritardo nello sviluppo di hardware quantistico italiano competitivo per il calcolo.
  • Necessità ingente di capitali per lo sviluppo hardware.
  • Mancanza di un tavolo di coordinamento tra industria, ricerca e istituzioni.
  • Filiera dell’offerta ancora embrionale.
  • Scarsa competitività del mercato del lavoro deep-tech.
  • Disallineamento dei fondi di venture capital italiani con le esigenze delle imprese TQ.
  • Assenza di fondi growth per le scale-up e fenomeno di acquisizioni estere.
  • Mancanza di infrastrutture (fonderie, fibra per QKD).
  • Scarsa consapevolezza delle potenzialità e delle minacce cybersecurity.
  • Mancanza di standardizzazione e linee guida governative su quantum e post-quantum security.
  • Inefficacia del sistema di procurement governativo nello stimolare la domanda.
• Opportunità:
  • Potenziale di sviluppo elevato in diversi campi di ricerca.
  • Attenzione europea alle TQ come arena per la leadership.
  • Rafforzamento della partecipazione italiana a progetti europei.
  • Elevate potenzialità formative per giovani ricercatori.
  • Fase di mercato pre-competitiva che richiede collaborazione pubblico-privato.
  • Elevato valore economico potenziale dall’utilizzo delle TQ.
• Rischi:
  • Investimenti ingenti in altri Paesi che rendono l’Italia meno competitiva, rischiando dipendenza e fuga di talenti.
  • Rischio di frenare il software per limitato sviluppo e accesso all’hardware.
  • Rischio di ridurre le potenzialità hardware nazionali in caso di eccessiva dipendenza da macchinari esteri.
  • Dati a rischio per futuri attacchi di cybersicurezza basati su TQ (“harvest now, decrypt later”).

Linee di azione future: la roadmap strategica dell’Italia

La Strategia Quantistica Italiana delinea una serie di azioni concrete per affrontare le sfide e cogliere le opportunità, strutturate in direzioni di sviluppo scientifico e raccomandazioni strategiche.

Direzioni di sviluppo scientifico

Queste linee di azione mirano a potenziare la ricerca e lo sviluppo in ogni pilastro delle TQ:

• Scienza quantistica di base (OSc-1): Approfondire la comprensione dei fenomeni quantistici, progettare nuove architetture per l’informazione quantistica, ottimizzare le misure quantistiche, sviluppare strategie per estendere l’entanglement e progettare interfacce efficienti tra piattaforme fisiche diverse.
• Calcolo quantistico (OSc-2): Migliorare la qualità dell’hardware e delle interfacce, sviluppare tecniche di mitigazione e correzione degli errori per la transizione NISQ-FTQC, identificare algoritmi con vantaggio quantistico, sviluppare algoritmi ibridi e quantum inspired, promuovere le sinergie con l’ecosistema HPC-QCS europeo e facilitare l’accesso alle risorse di calcolo quantistico cloud.
• Simulazione quantistica (OSc-3A, OSc-3B): Dimostrare applicazioni di simulazione quantistica che portino a “quantum utility” o “quantum speed-up”, sviluppare strategie per problemi complessi di ottimizzazione su piattaforme specifiche e promuovere architetture ibride quantistico-classiche.
• Comunicazione quantistica (OSc-4A, OSc-4B, OSc-4C, OSc-4D): Completare la dorsale quantistica italiana e collegarla a EuroQCI, definire una roadmap per EuroQCI, progettare architetture e protocolli per reti quantistiche, affiancare la crittografia post-quantum e implementarla nelle infrastrutture di rete tradizionali. Inoltre, sviluppare ripetitori quantistici, migliorare componenti chiave e canali quantistici (fibre ottiche, spazio libero) e realizzare reti che integrino tecnologie terrestri e satellitari. Sarà fondamentale abilitare reti quantistiche per lo scambio diretto di risorse quantistiche (quantum internet) e consolidare la sicurezza delle soluzioni di comunicazione quantistica, anche contrastando le critiche delle Agenzie di Sicurezza Nazionali e definendo protocolli di certificazione.
• Metrologia e sensoristica quantistica (OSc-5A, OSc-5B, OSc-5C): Ampliare le competenze di testing per le TQ, favorire il testing di terze parti pubbliche, sviluppare un Centro Nazionale per il test e la certificazione, sostenere le infrastrutture di ricerca e indirizzare la ricerca e sviluppo di sensori quantistici strategici per l’industria nazionale, valorizzando la realizzazione a bassa maturità tecnologica.
• Tecnologie abilitanti (OSc-6A, OSc-6B): Promuovere la collaborazione tra tutti gli attori (università, centri di ricerca, startup, aziende, Difesa), fornire informazioni dettagliate all’industria, predisporre misure per la formazione del personale qualificato e contrastare la fuga di talenti. Stimolare la crescita del mercato e monitorare le catene di fornitura, sviluppare metodi affidabili per quantificare le proprietà dei materiali, assicurare la disponibilità di componenti essenziali e sviluppare infrastrutture criogeniche ottimizzate, integrando vari componenti in processi di produzione completi.
• Standardizzazione (OSc-7): Stabilire incentivi per coinvolgere industria, accademia ed esperti nel JTC22 e altre organizzazioni di sviluppo degli standard (SDO), supportare il gruppo strategico JTC22 nella creazione di un documento dinamico sugli standard globali e assegnare al JTC22 il compito di supervisionare e unificare le iniziative di standardizzazione europee.
• Benchmarking (OSc-8A, OSc-8B): Promuovere la creazione di un forum unico di coordinamento per le iniziative europee di benchmarking, incoraggiare l’interazione tra standardizzazione e benchmarking, e facilitare l’accesso a macchine classiche e quantistiche finanziate pubblicamente per lo sviluppo e il collaudo dei benchmark.

Raccomandazioni strategiche

Queste raccomandazioni mirano a creare un ecosistema funzionale e attrattivo per le TQ:

• Ricerca (OSt-1A, OSt-1B, OSt-1C): Rafforzare l’ecosistema di ricerca e innovazione facilitando la cooperazione tra pubblico e privato, l’accesso aperto alle infrastrutture e la costituzione di laboratori congiunti. Coordinare i finanziamenti pubblici, superare le dispersioni e rafforzare il legame con le imprese, snellendo le procedure amministrative e promuovendo il raccordo con iniziative regionali. Infine, aumentare l’attrattività della ricerca predisponendo un “pacchetto attrattività” per le discipline STEM, creando un Manifesto per l’attrazione dei talenti e stanziando fondi per la valorizzazione della diversità e inclusione.
• Trasferimento tecnologico (OSt-2A, OSt-2B, OSt-2C): Promuovere la crescita di un ecosistema quantistico solido tramite reti collaborative pubblico-private, programmi di incubazione e accesso regolamentato a infrastrutture chiave. Creare strumenti finanziari dedicati, lanciare programmi di premi di incentivazione per la creazione di startup e il trasferimento tecnologico, e rafforzare la filiera venture nazionale con fondi deep tech e “patient capital”. Sviluppare partenariati strutturati per l’innovazione tra governo e industria per agevolare l’adozione delle TQ e potenziare la formazione di competenze tecniche e manageriali.
• Sistema della formazione superiore e professionale (OSt-3A, OSt-3B, OSt-3C): Favorire l’integrazione di curricula specifici nelle lauree STEM, creare nuovi corsi di laurea in “Quantum Engineering”, promuovere internship e tesi di laurea presso aziende e centri di ricerca. Istituire dottorati consortili e industriali, e promuovere programmi di dottorato interdipartimentali. Istituire master di secondo livello con stage e favorire l’offerta di percorsi di upskilling e reskilling per il personale aziendale.
• Comunicazione e sensibilizzazione (OSt-4): Consolidare ed ampliare le misure di sensibilizzazione per il grande pubblico, promuovendo eventi nelle scuole secondarie per esporre i giovani alle TQ e formare i docenti. Promuovere iniziative di orientamento scolastico con il settore privato e programmi informativi per i decisori aziendali per favorire l’integrazione delle TQ nelle imprese.
• Industria (OSt-5A a OSt-5G): Istituire un tavolo di confronto permanente tra istituzioni, decisori politici, esperti, fondi di venture capital e rappresentanti dell’accademia e dell’industria. Garantire continuità alle iniziative esistenti con una prospettiva di medio-lungo termine e promuovere programmi specifici di accelerazione. Realizzare una mappatura delle infrastrutture industriali, implementare politiche di manutenzione e accesso, e garantire l’accesso alle migliori infrastrutture europee. Finanziare dottorati e post-doc in collaborazione pubblico-privato, e definire incentivi per attrarre e trattenere talenti deep tech. Creare programmi di disseminazione per aumentare la consapevolezza delle opportunità e dei rischi delle TQ nelle imprese e monitorare la loro “Quantum Readiness”. Promuovere la cooperazione internazionale per garantire la competitività europea.

Quadro dei finanziamenti: il motore del progresso quantistico

L’Italia, pur vantando eccellenze nella ricerca e nel potenziale industriale, sconta un notevole ritardo nei finanziamenti pubblici rispetto ai leader globali, che hanno programmato ingenti investimenti su lunghi periodi. A livello europeo, l’impegno complessivo per le TQ è di circa 9,5 miliardi di euro, inclusi contributi comunitari e degli Stati Membri. Dopo la pubblicazione della strategia europea sulle TQ, è atteso un Quantum Act che prevederà ulteriori stanziamenti per stimolare lo sviluppo del settore.

Nel quadriennio 2021-2024, l’Italia ha investito circa 229 milioni di euro nelle TQ, di cui l’86% attraverso il PNRR, a cui si aggiungono circa 70 milioni di euro per le infrastrutture EuroQCI ed EuroHPC. Questi fondi hanno generato un significativo effetto leva, catalizzando investimenti privati e stimolando lo sviluppo di competenze, creando una virtuosa sinergia tra mondo accademico e imprenditoriale.

Tuttavia, per posizionarsi tra i Paesi a più alto tasso di sviluppo tecnologico, l’Italia avrebbe bisogno di programmare un volume di finanziamenti di circa 200 milioni di euro all’anno per un periodo di cinque anni, in aggiunta a quanto già investito. Questo ammontare rappresenterebbe lo 0,01% del PIL, una quota simile a quella già programmata da Francia e Germania. Tale investimento consentirebbe di dare adeguata attuazione alla Strategia, rafforzando gli sforzi di tutta la filiera del valore. Senza questo aumento, l’Italia rischierebbe una perdita di competitività.

L’obiettivo finanziario può essere raggiunto tramite due direttrici principali:

1. Nuovi investimenti pubblici affiancati da misure strutturali: il 20% destinato a investimenti in equity e supporto alle imprese, il 30% a finanziare le infrastrutture a disposizione del mondo produttivo (EuroQCI, EuroQCS, Quantum Sensing and Metrology), il 15% per lo sviluppo di quantum chips, e il 35% alla ricerca. La quota per la ricerca (35%) corrisponde ai finanziamenti PNRR e rappresenta il volume minimo necessario per evitare una regressione nelle capacità scientifiche italiane.
2. Massimizzazione dell’effetto leva generato dal PNRR: attraverso strumenti mirati a stimolare la partecipazione degli investitori privati e a creare un contesto favorevole alla crescita. I fondi di venture capital italiani, soprattutto nel deep-tech, incontrano difficoltà a raccogliere capitali “pazienti” (con tempi di ritorno più lunghi). Un’ipotesi è l’introduzione di “garanzie” di natura pubblica, ad esempio tramite SACE, per de-rischiare gli investimenti qualificati in fondi di Venture Capital deep-tech. Un plafond di garanzie pubbliche di 100 milioni di euro potrebbe generare un effetto leva significativo.

Governance: pilotare la Strategia Nazionale Quantistica

Per consolidare il ruolo di leadership europea dell’Italia e stabilire una capacità indipendente nello sviluppo, produzione e distribuzione delle TQ, è cruciale valorizzare le competenze scientifiche del Paese. Questo processo deve essere guidato dai valori fondamentali della sicurezza nazionale, al fine di creare un ecosistema tecnologico virtuoso e resiliente. La cooperazione internazionale deve essere coerente con la politica estera e di sicurezza italiana, che si basa sull’appartenenza all’UE, alla NATO e alle Nazioni Unite.

Stakeholder e necessità di coordinamento

Lo sviluppo delle TQ richiede il coinvolgimento di tutti gli stakeholder lungo l’intera catena del valore della ricerca e dell’industria:

• Governo, istituzioni nazionali e Regioni: ruolo di guida regolatorio e di policy-making, identificazione delle aree di finanziamento prioritarie, e facilitazione degli ecosistemi locali.
• Comparto difesa e sicurezza: assicura che le TQ rispondano alle esigenze strategiche di sicurezza nazionale.
• Ministero degli Affari Esteri e di Cooperazione Internazionale (MAECI): garantisce la coerenza delle azioni di cooperazione internazionale.
• Università ed enti di ricerca: svolgono un ruolo fondamentale nella ricerca avanzata e nella formazione.
• Aziende ed enti privati: sono motori di sviluppo, innovazione e commercializzazione delle TQ, con PMI, startup e spin-off che traducono le scoperte in prodotti.
• Individui, consumatori e società: cruciali per alimentare il sistema delle competenze e favorire l’accettazione delle tecnologie emergenti.

Le iniziative avviate con i progetti PNRR, come NQSTI, ICSC e I-PHOQS, hanno posto solide basi per nuove forme di collaborazione tra università, enti di ricerca, imprese e attori territoriali, creando un’infrastruttura collaborativa senza precedenti. È necessario consolidare e sviluppare ulteriormente questi risultati. Le forti sinergie tra gli stakeholder sono cruciali per coordinare le iniziative multilivello e identificare le aree strategiche di finanziamento.

Principi guida per una governance condivisa

Una governance efficace si baserà sui seguenti principi:

• Coinvolgimento completo degli stakeholder: analisi approfondita di ruoli, interessi, esigenze e responsabilità.
• Integrazione della sicurezza nazionale e gestione proattiva del rischio: armonizzazione dello sviluppo delle TQ con la sicurezza nazionale.
• Processo decisionale inclusivo: equilibrio tra processi top-down e bottom-up.
• Meccanismi di finanziamento chiari: pianificazione di strumenti veloci, flessibili e con tempistiche certe.
• Struttura ottimale: bilanciamento dei compiti assegnati alle strutture di governance a vari livelli.
• Equilibrio di genere: valorizzazione della parità di genere e inclusione.
• Coordinamento interministeriale: inclusione di rappresentanti dei diversi ministeri coinvolti.
• Processi snelli e agilità decisionale: bilanciare il coinvolgimento con la rapidità decisionale.
• Valorizzazione delle strutture esistenti: coinvolgimento di fondazioni e organizzazioni PNRR.

Struttura di governance raccomandata

Per avviare l’attuazione della Strategia, si suggerisce di procedere per fasi:

Comitato permanente per le Tecnologie Quantistiche (breve periodo)

Si propone l’istituzione di un “Comitato permanente per le Tecnologie Quantistiche”. Questo comitato, collocato presso il MUR (data la sua centralità nella ricerca nazionale e nel coordinamento PNRR), includerebbe rappresentanti di MIMIT, MUR, Ministero della Difesa, MAECI, ACN e DTD, oltre a esperti della comunità scientifica e attori imprenditoriali. Questa struttura bilancerebbe rapidità e semplicità procedurale con un coordinamento efficace.

Polo Nazionale della Quantistica (medio periodo)

Per consolidare la struttura di governance, si potrebbe istituire un modello mutuato dal Polo Nazionale della dimensione Subacquea, concepito come un innovativo “Polo Nazionale della Quantistica”. Questo polo sarebbe organizzato su più livelli:

• Un Comitato di livello politico per la definizione degli indirizzi strategici.
• Un Comitato di Direzione Strategica con rappresentanti istituzionali, accademici e industriali per la supervisione.
• Una Struttura Operativa per la gestione amministrativa di bandi, finanziamenti e attività di trasferimento tecnologico.

L’obiettivo sarebbe attrarre investimenti significativi, valorizzare la ricerca e la formazione, e creare nuove opportunità occupazionali.

Fondazione Quantum (medio/lungo periodo)

Nel medio o lungo periodo, il modello di governance potrebbe essere integrato da una specifica Fondazione Quantum, esistente o di nuova costituzione, con la missione di facilitare la convergenza tra investimenti pubblici e privati.

Monitoraggio, Key Performance Indicators e valutazione di impatto

Per garantire un’attuazione efficace e risultati concreti, sarà istituita un’Unità di Monitoraggio e Valutazione Strategica (UMVS), incardinata nel Polo Nazionale della Quantistica. Questa unità avrà il compito di raccogliere dati, monitorare indicatori chiave di performance (KPI) e verificare il raggiungimento di milestone triennali. I KPI saranno definiti per ciascuna area strategica:

• Ricerca: numero di pubblicazioni scientifiche, progetti finanziati con TRL > 4, percentuale di progetti che evolvono in prototipi dimostrabili.
• Trasferimento tecnologico: numero di brevetti depositati e licenze attivate, collaborazioni pubblico-private attive, startup deep-tech attivate o accelerate.
• Formazione e competenze: numero di laureati e dottorati in TQ, master professionalizzanti attivati, tasso di occupazione in ambiti correlati.
• Industria e investimenti: volume di investimenti privati attivati, aumento del numero di imprese coinvolte nella filiera quantistica, numero di progetti pilota conclusi con successo.

Ogni 24 mesi, una valutazione d’impatto indipendente sarà commissionata a soggetti terzi per verificare la coerenza tra risultati e obiettivi, l’efficienza della governance e le criticità emerse. I risultati saranno pubblici e utilizzi per aggiornare la strategia. Verrà inoltre istituita una Conferenza nazionale annuale sulle TQ, coinvolgendo tutti gli stakeholder per consultazione, feedback e co-progettazione. Infine, ciascuna componente della governance contribuirà a un Piano di Gestione dei Rischi Strategici per proteggere l’autonomia tecnologica del Paese.

Il ruolo dell’Italia nello scenario internazionale

La predisposizione di una strategia nazionale per le TQ e la definizione di una governance stabile e duratura permetteranno all’Italia di agire in maniera ancora più forte e proattiva sia a livello bilaterale che multilaterale. Il Sistema Paese è già presente in molti consessi internazionali, specialmente a livello europeo, dove procede nella definizione di politiche condivise e investimenti congiunti a supporto delle comunità scientifiche e imprenditoriali, in un’ottica di autonomia strategica e sovranità tecnologica.

Con questa strategia, l’Italia intende colmare il divario con i Paesi più avanzati, rafforzare la propria autonomia in settori chiave e generare nuove filiere industriali e occupazione qualificata. Investire nelle TQ significa non solo cogliere un’opportunità di crescita economica e industriale, ma anche rafforzare la sicurezza nazionale e contribuire al progresso scientifico globale.