Quantum computing: la rivoluzione nelle telecomunicazioni è già iniziata

Il mondo delle telecomunicazioni si trova alle soglie di un cambiamento epocale, innescato dall’arrivo del calcolo quantistico. Nonostante il pieno sviluppo di questa tecnologia sia ancora distante, l’interesse degli operatori telefonici cresce costantemente, spinto dalla prospettiva di risolvere problemi di ottimizzazione e sicurezza complessi che affliggono il settore. La competizione è già in atto, con le aziende che valutano attentamente i vantaggi e le criticità emergenti legati all’evoluzione del quantum computing.

L’impatto del Quantum Computing sulle TLC

Gli esperti concordano che i computer quantistici, quando saranno pronti, saranno particolarmente adatti per la risoluzione di problematiche riguardanti l’ottimizzazione della rete e la gestione dei percorsi. Il routing fisico, nello specifico, potrebbe trarre un enorme vantaggio da queste tecnologie.

Alcune società hanno già iniziato a compiere i primi passi in questa direzione. D-Wave, un’azienda specializzata nello sviluppo di computer quantistici, ha collaborato con l’operatore giapponese NTT Docomo per ridurre la congestione delle celle. Attraverso l’impiego delle soluzioni di calcolo quantistico offerte da D-Wave, Docomo è riuscita a diminuire del 15% i segnali di paging durante le ore di punta delle chiamate, facilitando così la connessione per un maggior numero di dispositivi.

Anche Deutsche Telekom ha indagato l’applicazione del calcolo quantistico per ottimizzare la configurazione delle proprie antenne. L’azienda ha studiato come configurare le antenne per garantire un’ottima ricezione a tutti gli utenti, riducendo il tempo necessario per eseguire i calcoli da sei ore su AWS a pochi minuti. È opportuno evidenziare che, in tale circostanza, è stato adottato un approccio definito “quantum-inspired computing”, il quale consiste nell’affrontare una problematica emulando le modalità di risoluzione di un computer quantistico, applicando la logica quantistica a CPU o GPU.

Data Protection e Nuove Reti Quantistiche

La sicurezza è un altro aspetto cruciale. Si prevede che i futuri computer quantistici avranno la capacità di decifrare gli algoritmi di crittografia attualmente impiegati, rendendo indispensabile un potenziamento delle misure di sicurezza.

Numerose compagnie telefoniche hanno già avviato iniziative orientate a diversi approcci per la salvaguardia dei dati. Telefónica, ad esempio, ha sottolineato l’importanza per ogni azienda di telecomunicazioni di avere una strategia in termini quantistici, poiché il settore delle comunicazioni sarà il primo a essere interessato da questa tecnologia.
Operatori come BT, Deutsche Telekom, Orange e Telefónica stanno valutando la tecnologia di distribuzione di chiavi quantistiche (QKD). A Deutsche Telekom è stato affidato il compito di coordinare un progetto europeo denominato Petrus, volto alla realizzazione di una vasta rete per attività sperimentali.

Oltre alle reti quantistiche sicure, potrebbe emergere la necessità di interconnettere i computer quantistici tra loro, introducendo ulteriori sfide. Il trasferimento di dati quantistici si presenta più complesso rispetto al trasferimento di bit convenzionali e richiede una maggiore precisione.

BT sta esplorando anche l’ambito del rilevamento quantistico, avendo preso parte al progetto iqClock per lo sviluppo di un orologio quantistico. Questa tecnologia potrebbe trovare impiego per migliorare la sincronizzazione della rete, per la navigazione autonoma (senza GPS) e per altre finalità. L’operatore britannico ha inoltre condotto sperimentazioni con la tecnologia delle antenne quantistiche, la quale potrebbe apportare benefici alle reti 5G e IoT.

Il Ruolo dell’Europa nella Quantum Economy

L’Europa sta emergendo come un attore chiave nel panorama del quantum computing. Secondo un rapporto di Infinity, il Vecchio continente ospita il 32% delle 100 startup, scaleup e PMI quantistiche che operano nel settore delle telecomunicazioni. Germania, Paesi Bassi, Francia, Svizzera e Spagna rappresentano importanti centri di riferimento, con un ulteriore 14% di contributo proveniente da Regno Unito e Irlanda.

Il continente conta oltre 25 reti quantistiche in diverse fasi di sviluppo. Tra i progetti degni di nota vi sono una rete quantistica commerciale operativa a Londra e una collaborazione tra BT e Toshiba Europe, che hanno reso noti i piani per lo sviluppo e il collaudo della prima rete metropolitana al mondo con sicurezza quantistica accessibile commercialmente.

La Commissione europea ha dato il via libera a un importante progresso nella comunicazione digitale sicura con il lancio di un progetto guidato da Deutsche Telekom, noto come “Nostradamus”, che realizzerà un’infrastruttura di test per la distribuzione di chiavi quantistiche per valutare i dispositivi di produzione europea.

Tecniche di Calcolo Quantistico e Approcci Ibridi

Secondo Ericsson, le tecniche di calcolo quantistico più probabilmente utilizzate nelle reti di telecomunicazione sono gli algoritmi quantistici variazionali e la ricottura quantistica, l’apprendimento automatico quantistico e gli algoritmi ispirati alla quantistica.

Gli algoritmi variazionali quantistici e la ricottura quantistica sfruttano le potenzialità dei dispositivi per far fronte a problemi complessi relativi all’ottimizzazione e alla suddivisione in categorie. Il machine learning quantistico ha come obiettivo il miglioramento dei processi di apprendimento, come la classificazione e il riconoscimento di pattern, attraverso l’uso di tecniche quali le reti neurali quantistiche e le macchine a vettori di supporto quantistici.
L’obiettivo degli algoritmi che traggono ispirazione dalla fisica quantistica consiste nell’adoperare un insieme circoscritto di fenomeni quantistici, eseguibili in modo efficiente tramite computer convenzionali, per risolvere compiti di ottimizzazione e apprendimento automatico.

Al fine di rendere possibile l’esecuzione di algoritmi quantistici in grado di rispondere alle esigenze delle telco, Ericsson suggerisce l’impiego di computer quantistici come coprocessori in un ambiente cloud-native. Ogni computer quantistico potrebbe essere costituito da QPU multi-chip, dove lo scambio di informazioni avviene tramite un canale di comunicazione quantistico, garantendo una maggiore accuratezza computazionale rispetto ai processori quantistici a chip singolo.

Ericsson propone un approccio misto, che prevede l’uso sinergico di processori classici e quantistici, come potenziale soluzione per sbloccare più velocemente il potenziale di questa tecnologia.

Conclusione: Un Futuro Quantistico per le Telecomunicazioni

L’integrazione del calcolo quantistico nel settore delle telecomunicazioni rappresenta una svolta epocale. Le potenzialità di questa tecnologia, sebbene ancora in fase di sviluppo, promettono di rivoluzionare l’ottimizzazione delle reti, la sicurezza dei dati e l’efficienza dei processi. L’Europa, con il suo ecosistema di startup, progetti di ricerca e investimenti strategici, si posiziona come un protagonista chiave in questa nuova era quantistica.

Un concetto base di intelligenza artificiale rilevante in questo contesto è l’apprendimento automatico (machine learning). Gli algoritmi di machine learning possono essere utilizzati per analizzare grandi quantità di dati e identificare modelli che possono essere utilizzati per ottimizzare le reti di telecomunicazioni. Ad esempio, gli algoritmi di machine learning possono essere utilizzati per prevedere la congestione della rete e indirizzare il traffico in modo più efficiente.

Un concetto di intelligenza artificiale avanzata applicabile è il reinforcement learning. Questa tecnica permette agli agenti (in questo caso, algoritmi) di imparare a prendere decisioni ottimali in un ambiente dinamico attraverso tentativi ed errori, ricevendo “ricompense” per le azioni corrette. Nel contesto delle telecomunicazioni, il reinforcement learning potrebbe essere utilizzato per ottimizzare in tempo reale la gestione delle risorse di rete, adattandosi alle mutevoli condizioni del traffico e massimizzando l’efficienza.
Il futuro delle telecomunicazioni è indissolubilmente legato all’evoluzione del calcolo quantistico e dell’intelligenza artificiale. La sinergia tra queste due discipline promette di aprire nuove frontiere e di trasformare radicalmente il modo in cui comunichiamo e interagiamo con il mondo.