Per anni il quantum computing è stato raccontato come una promessa destinata a superare, prima o poi, il calcolo tradizionale. Nel settore questa soglia viene indicata come quantum advantage: il momento in cui un sistema quantistico riesce a risolvere uno specifico problema con prestazioni o risultati non ottenibili in modo pratico attraverso le sole risorse classiche.
IBM ritiene che questa soglia sia ormai vicina. Durante IBM Think 2025, Jay Gambetta, Vice President di IBM Quantum, ha indicato il 2026 come l’anno in cui potrebbero emergere le prime evidenze concrete di quantum advantage.
Abbiamo approfondito il tema con Federico Mattei, IBM Quantum Ambassador di IBM Italia, a margine di IBM Quantum Connect, tenutosi a Milano il 24 giugno 2026. L’evento è stato dedicato allo stato dell’arte delle piattaforme hardware e software, alla roadmap tecnologica, ai modelli di accesso ai sistemi quantistici reali e all’integrazione con ambienti di sviluppo e infrastrutture esistenti. Al centro del confronto, opportunità, limiti e tempistiche della tecnologia quantistica, insieme al ruolo dell’ecosistema IBM Quantum nel passaggio dalla ricerca alle prime applicazioni.
La prospettiva IBM è però più articolata di quanto suggerisca l’idea di una singola data spartiacque. Il quantum advantage non coinciderà con la sostituzione delle infrastrutture tradizionali e non riguarderà tutte le applicazioni nello stesso momento. Come osserva Mattei, “il quantum advantage avverrà in diversi momenti a seconda del tipo di algoritmo”.
Alcuni degli esempi più noti associati al quantum computing riguardano la possibilità di compromettere gli attuali sistemi crittografici. Mattei distingue però chiaramente questo scenario dalle applicazioni che IBM considera più vicine al quantum advantage. Gli algoritmi quantistici in grado di compromettere gli attuali sistemi crittografici richiederanno probabilmente ancora almeno quattro o cinque anni. Diversa è la situazione in ambiti come chimica e ottimizzazione, che secondo IBM potrebbero fornire le prime evidenze concrete di quantum advantage già entro il 2026.
Le prime manifestazioni del quantum advantage potrebbero quindi emergere in applicazioni selezionate, sfruttando processori ancora rumorosi ma supportati da tecniche di error mitigation e da algoritmi ibridi. Chimica computazionale e ottimizzazione appaiono oggi tra i candidati più vicini, mentre la crittografia richiederà sistemi significativamente più evoluti.
Dieci anni dopo il primo processore quantistico in cloud
La convinzione che il quantum advantage sia vicino nasce da una traiettoria iniziata il 4 maggio 2016, quando IBM mise online il primo processore quantistico accessibile via cloud. Era una macchina da cinque qubit, piccola rispetto agli standard attuali, ma decisiva perché aprì l’accesso a hardware quantistico reale a una comunità di studenti, ricercatori e sviluppatori che fino a quel momento poteva lavorare soprattutto su teoria, simulatori o infrastrutture di laboratorio. Mattei ricorda quel passaggio come “l’inizio della storia”: non perché quei cinque qubit potessero già risolvere problemi industriali, ma perché trasformarono il quantum computing in una piattaforma sperimentabile da remoto.
Da allora IBM ha realizzato 90 processori quantistici e più di 30 hanno superato la soglia dei 100 qubit. Oltre quel livello il sistema entra in una regione computazionale che non può più essere simulata integralmente da un computer classico. Mattei lo sintetizza così: “Più di cento qubit vuol dire che sono delle macchine che non possono essere simulate da un sistema classico, ma effettivamente esplorano un ambito computazionale inesplorato”.
Superare la soglia dei cento qubit non equivale però a raggiungere un’utilità industriale immediata. Segna piuttosto l’ingresso in uno spazio computazionale che i sistemi tradizionali non riescono più a riprodurre in modo completo. È anche per questo che IBM ha progressivamente spostato l’attenzione dal semplice numero di qubit verso parametri ritenuti più rappresentativi, come la complessità dei circuiti eseguibili, la qualità delle operazioni e la capacità di controllare gli errori.
Costruire una comunità prima ancora di costruire un mercato
La disponibilità dei processori attraverso il cloud non è stata soltanto una scelta tecnologica. Rendere accessibile hardware reale nel 2016 significava investire in una comunità che all’epoca non disponeva ancora di un mercato di riferimento consolidato.
Dieci anni dopo, quella scelta ha contribuito alla formazione di una base globale di oltre 600.000 utenti tra studenti, ricercatori, sviluppatori e organizzazioni che hanno potuto sperimentare direttamente con macchine quantistiche reali. Per IBM il valore di questa comunità va oltre il dato numerico. Se il quantum advantage è davvero vicino, la disponibilità di processori avanzati dovrà essere accompagnata da competenze in grado di utilizzarli.
La formazione richiede tempi molto più lunghi rispetto allo sviluppo dell’hardware. Per questo IBM continua a mantenere una quota gratuita di accesso ai propri sistemi. Uno studente può registrarsi alla piattaforma e utilizzare un processore quantistico reale; i dieci minuti mensili messi a disposizione possono sembrare limitati, ma, come ricorda Mattei, “un job sono circa due secondi”. Una soglia sufficiente per acquisire familiarità con la programmazione quantistica e sperimentare direttamente su hardware reale.
Perché il numero di qubit non basta più
Per valutare la maturità del quantum computing non è più sufficiente contare i qubit. Due processori con numeri simili possono avere capacità molto diverse in funzione della qualità dei gate, della connettività interna, del tempo di coerenza, della profondità dei circuiti eseguibili e delle tecniche di controllo del rumore. L’attenzione si sta quindi spostando dalla crescita dimensionale alla quantità di computazione utile che un sistema riesce a completare prima che gli errori compromettano il risultato.
In questo contesto si inserisce Nighthawk, il processore con cui IBM punta a sostenere la fase di avvicinamento al quantum advantage. La sua rilevanza non deriva soltanto dal numero di qubit, ma da un’architettura caratterizzata da una maggiore connettività interna e dalla capacità di eseguire circuiti circa il 30% più complessi rispetto alla generazione precedente. Nel quantum computing, una maggiore profondità dei circuiti consente di concatenare più operazioni e affrontare problemi più vicini agli scenari reali, aumentando al tempo stesso la sfida rappresentata dal controllo del rumore.
IBM considera sempre meno significativo valutare una piattaforma esclusivamente sulla base del numero di qubit o del tempo di coerenza. Alcune tecnologie, come quelle basate su atomi neutri o trappole ioniche, possono mantenere la coerenza per tempi molto lunghi, anche nell’ordine del secondo. Il tempo di coerenza indica l’intervallo durante il quale i qubit preservano il proprio stato quantistico prima che il rumore e le interazioni con l’ambiente ne compromettano l’affidabilità. I processori superconduttivi utilizzati da IBM operano invece con tempi di coerenza inferiori, compensati però da gate estremamente rapidi, eseguiti mediante impulsi elettromagnetici nell’ordine dei nanosecondi.
Per questo IBM preferisce misurare la capacità di una piattaforma in funzione del numero di operazioni eseguibili durante il tempo di coerenza. Come osserva Mattei, “riteniamo che la metrica migliore sia dichiarare quante operazioni si riescono a eseguire durante il tempo di coerenza”. Un sistema che mantiene la coerenza più a lungo non è necessariamente quello che produce più lavoro utile; conta piuttosto quante operazioni possono essere completate prima che il rumore renda il risultato inutilizzabile.
Secondo i dati citati da Mattei, gli attuali processori IBM riescono a eseguire circa 5.000 operazioni prima che il calcolo diventi ingestibile. Le prossime generazioni puntano a raggiungere quota 15.000, aumentando la profondità dei circuiti e la complessità dei problemi affrontabili.
La vera discontinuità arriverà però con le architetture fault tolerant. “Non appena avremo circuiti quantum fault tolerant riusciremo a eseguire centinaia di milioni di operazioni e questo sarà un passaggio decisivo”, afferma Mattei. Il passaggio dalle migliaia di operazioni consentite dai sistemi attuali alle centinaia di milioni previste per le future architetture rappresenta una delle trasformazioni più importanti dell’intera roadmap IBM.
Error mitigation oggi, fault tolerance domani
Il quantum advantage dei prossimi anni nascerà ancora da processori rumorosi, nei quali ogni calcolo deve convivere con errori introdotti dall’hardware, dall’ambiente e dalle operazioni eseguite sui qubit. La strategia attuale è l’error mitigation, un insieme di tecniche che riducono l’impatto degli errori eseguendo più volte gli algoritmi e rielaborando statisticamente i risultati. È un approccio efficace per estrarre valore dai sistemi disponibili, ma comporta un costo operativo. Mattei sottolinea che l’error mitigation richiede esecuzioni ripetute dello stesso algoritmo, con un conseguente aumento dei tempi necessari per ottenere un risultato affidabile. All’aumentare della complessità del problema aumenta anche il costo di questa compensazione.
Nella roadmap IBM, la fase successiva prevede l’integrazione della correzione degli errori direttamente nell’architettura dei sistemi quantistici. Nei computer classici questi meccanismi sono parte integrante del sistema; nel quantum computing rappresentano ancora una delle principali sfide ingegneristiche. Processori capaci di preservare e manipolare informazione quantistica protetta dagli errori ridurrebbero progressivamente la dipendenza dalle tecniche di mitigazione statistica e aprirebbero la strada ai futuri sistemi fault tolerant.
Da qui nasce la distinzione tra qubit fisici e qubit logici. I primi sono gli elementi reali del processore; i secondi sono unità computazionali protette ottenute distribuendo l’informazione su più qubit fisici. Per molti anni il principale ostacolo è stato l’overhead richiesto da questa protezione: pochi qubit logici richiedevano migliaia di qubit fisici, rendendo difficile immaginare sistemi fault tolerant di dimensioni utili.
Una parte importante della ricerca IBM si concentra sui codici qLDPC (quantum Low-Density Parity Check), una classe di codici di correzione degli errori che promette di ridurre drasticamente l’overhead richiesto dalla fault tolerance. L’obiettivo è ottenere qubit logici affidabili utilizzando un numero molto inferiore di qubit fisici rispetto ai metodi impiegati finora. Mattei cita un risultato particolarmente significativo: la possibilità di ottenere dodici qubit logici utilizzando meno di trecento qubit fisici, contro i circa tremila richiesti da schemi precedenti.
La riduzione di un ordine di grandezza del numero di qubit fisici necessari per costruire informazione logica cambia le prospettive della fault tolerance. La sfida non riguarda più soltanto la dimostrazione teorica della correzione degli errori, ma la sua sostenibilità ingegneristica su scala crescente. È il passaggio che collega i processori rumorosi di oggi alle future architetture fault tolerant e prepara il terreno alle tappe successive della roadmap IBM, basate su qubit logici, nuove forme di connettività e moduli dedicati all’elaborazione protetta dagli errori.
Loon, Kookaburra e Starling: la roadmap verso la fault tolerance
La roadmap IBM verso il fault tolerant quantum computing non è una sequenza di processori sempre più grandi, ma una progressione di soluzioni destinate a risolvere specifici problemi architetturali. Il primo riguarda la connettività. Nei processori attuali ogni qubit comunica prevalentemente con i vicini immediati, una struttura che Mattei paragona a “un foglio a quadretti”, nel quale ciascun elemento è collegato soprattutto ai quattro più vicini. I codici qLDPC richiedono però una rete di connessioni più ricca, capace di mettere in comunicazione anche qubit fisicamente distanti.
Questa funzione è affidata a Loon, il processore con cui IBM intende validare nuove soluzioni di connessione e i cosiddetti c-coupler, elementi che consentono di aumentare la connettività tra i qubit oltre i limiti imposti dalla geometria tradizionale del chip. Più che inseguire record dimensionali, Loon svolge il ruolo di banco di prova per le tecnologie necessarie a sostenere i futuri qubit logici su larga scala.
La tappa successiva è Kookaburra, che introduce il concetto di logical memory. Se i sistemi attuali operano principalmente sui qubit fisici, una macchina fault tolerant deve essere in grado di conservare e manipolare informazione già codificata in forma logica e protetta dagli errori. Le operazioni non vengono più eseguite direttamente sul singolo qubit, ma su strutture distribuite che coinvolgono molti qubit fisici e richiedono procedure di controllo molto più sofisticate.
In questa architettura trovano posto anche le Magic State Factory, moduli specializzati che producono particolari stati quantistici, i magic states, necessari per estendere le capacità di calcolo dei qubit logici mantenendo attiva la protezione dagli errori. Pur essendo poco visibili rispetto ai processori veri e propri, rappresentano uno degli elementi chiave del percorso verso sistemi fault tolerant pienamente funzionali.
Connettività avanzata, codici qLDPC, memoria logica, c-coupler e Magic State Factory convergono nella milestone più importante della roadmap IBM: Starling, previsto per il 2029 come sistema fault tolerant da circa 200 qubit logici e 100 milioni di gate.
Il confronto con i processori attuali non può essere limitato al numero di qubit. Un qubit logico rappresenta infatti informazione già protetta dagli errori e consente l’esecuzione di circuiti molto più profondi rispetto a quelli oggi possibili sui sistemi rumorosi. È questa la discontinuità che IBM considera decisiva: il passaggio da macchine capaci di eseguire migliaia di operazioni utili a sistemi progettati per operare nell’ordine dei 100 milioni di gate, trasformando la correzione degli errori da ostacolo ingegneristico a componente strutturale dell’architettura.
Anderon e la produzione industriale dei chip quantistici
L’avvicinarsi del quantum advantage pone anche un problema di capacità produttiva. Se le prime applicazioni concrete genereranno una domanda crescente di accesso alle macchine quantistiche, i volumi attuali non saranno sufficienti. È in questa prospettiva che IBM colloca la nascita di Anderon, la società dedicata alla produzione di chip quantistici.
Negli ultimi dieci anni IBM ha realizzato novanta processori quantistici, un risultato che Mattei considera superiore a quello dichiarato da molti altri operatori del settore. La fase successiva richiede però una logica diversa. “Novanta macchine in dieci anni è un numero esiguo e non può essere considerato un livello di produzione industriale”, osserva, sottolineando come capacità produttiva, standardizzazione, test e scalabilità stiano assumendo un peso pari a quello della progettazione dei processori.
Anderon nasce con il supporto del Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti e rappresenta un investimento iniziale di 2 miliardi di dollari: 1 miliardo attraverso gli incentivi del programma CHIPS e 1 miliardo conferito direttamente da IBM, insieme a proprietà intellettuale, asset industriali e competenze specialistiche. L’iniziativa punta alla realizzazione della prima quantum foundry statunitense progettata specificamente per la produzione di chip quantistici, facendo leva su decenni di esperienza IBM nella progettazione di semiconduttori, nella ricerca quantistica e nella fabbricazione di wafer avanzati.
Il collegamento con la roadmap tecnologica è diretto. “Non appena sarà raggiunto il quantum advantage comincerà ad arrivare una richiesta importante di avere accesso a queste macchine”, afferma Mattei. La foundry nasce quindi prima che il mercato raggiunga la piena maturità, nella convinzione che la capacità produttiva possa diventare un fattore critico nel momento in cui emergeranno i primi casi d’uso con vantaggi misurabili.
“Avere uno stabilimento di produzione vuol dire che prevediamo che a breve i volumi di centinaia non basteranno più”, aggiunge Mattei. La questione non riguarda soltanto il numero di processori disponibili, ma la costruzione di una filiera industriale capace di sostenere una domanda crescente e di supportare l’intero ecosistema del quantum computing.
Foundry dedicate, supply chain specializzate, sistemi criogenici, elettronica di controllo, componentistica avanzata e software di orchestrazione mostrano come il quantum computing stia progressivamente uscendo dalla dimensione esclusivamente sperimentale per assumere una configurazione sempre più industriale. Anderon non nasce infatti come una semplice struttura produttiva interna a IBM, ma come un tassello della futura infrastruttura manifatturiera del settore quantistico.
Quantum, HPC e AI: il futuro del calcolo sarà ibrido
Il quantum computing non sostituirà HPC e AI, ma si aggiungerà alle risorse di calcolo già disponibili. Mattei definisce quantum, supercalcolo e acceleratori grafici “strumenti complementari l’uno con l’altro” e ricorre a una metafora efficace: “se fino a ieri abbiamo mangiato con la forchetta, oggi ci hanno dato anche il cucchiaio”. Alcuni problemi, aggiunge, erano come “mangiare la minestra con la forchetta”: affrontabili, ma in modo inefficiente. La QPU entra quindi nell’architettura del calcolo avanzato come una risorsa aggiuntiva accanto a CPU, GPU e acceleratori specializzati.
Questa visione è alla base del quantum-centric supercomputing, uno dei concetti centrali della strategia IBM. In un’infrastruttura di questo tipo le diverse componenti di un algoritmo vengono distribuite tra CPU, GPU e QPU in funzione delle caratteristiche computazionali del problema. La computazione quantistica non opera come un ambiente separato, ma come una componente dell’infrastruttura complessiva.
IBM sta sviluppando livelli di orchestrazione e resource management capaci di gestire automaticamente queste risorse. L’applicazione potrà utilizzare CPU, GPU o QPU senza dover conoscere i dettagli dell’infrastruttura sottostante; sarà il sistema a individuare di volta in volta l’architettura più adatta all’elaborazione richiesta.
Le esperienze più avanzate stanno già seguendo questa impostazione. Mattei cita la Cleveland Clinic negli Stati Uniti e diverse iniziative in Giappone, dove le macchine quantistiche operano accanto a sistemi HPC tradizionali. I primi casi di quantum advantage emergeranno verosimilmente da algoritmi ibridi: il calcolo classico preparerà il problema, coordinerà l’esecuzione e analizzerà i risultati, mentre la QPU verrà utilizzata nelle porzioni dell’elaborazione per le quali le proprietà della computazione quantistica possono offrire un vantaggio misurabile.
Qiskit, open source come strategia di ecosistema
La crescita dell’ecosistema quantistico non dipende soltanto dall’hardware. IBM attribuisce un ruolo centrale anche al software, considerandolo uno degli elementi necessari per trasformare la computazione quantistica da attività di ricerca a piattaforma utilizzabile da una comunità ampia di sviluppatori.
In questo contesto si inserisce Qiskit, il framework open source che IBM considera centrale per lo sviluppo della computazione quantistica. Il dato che Mattei giudica più significativo è che “il 74% dei contributi viene da fuori IBM”, segno che il progetto è ormai sostenuto da una comunità internazionale di ricercatori e sviluppatori. Secondo i dati citati durante l’intervista, circa il 70% degli sviluppatori quantistici utilizza inoltre Qiskit come ambiente di riferimento.
La rilevanza di Qiskit va oltre la disponibilità di librerie e strumenti di sviluppo. In una fase in cui convivono tecnologie molto differenti – dai processori superconduttivi alle trappole ioniche fino agli atomi neutri – il software consente di separare lo sviluppo applicativo dall’evoluzione dell’hardware. Algoritmi e workflow possono essere sviluppati, testati e adattati senza dipendere da una singola architettura fisica, riducendo il rischio tecnologico per aziende e ricercatori.
Per IBM questo aspetto ha una valenza strategica. Se il quantum advantage emergerà progressivamente in domini applicativi differenti, serviranno strumenti software già maturi e una comunità di sviluppatori in grado di trasferire rapidamente i risultati della ricerca in applicazioni concrete. Qiskit rappresenta uno dei principali elementi di raccordo tra queste due dimensioni.
L’Italia ha competenze, ma deve aggregarle
L’Italia dispone di una comunità quantistica attiva e di una produzione scientifica significativa, ma soffre ancora di una forte frammentazione. Mattei descrive l’ecosistema nazionale come “molto fervente, forse un po’ frammentato”, evidenziando la difficoltà di trasformare competenze distribuite in un sistema coordinato.
I poli di eccellenza non mancano. Bologna, con il Centro Nazionale ICSC, rappresenta un riferimento naturale per la convergenza tra quantum computing e supercalcolo. Como ruota attorno alle attività del Centro Volta. Napoli e l’Università Federico II costituiscono uno dei nuclei più attivi del panorama nazionale. Il Politecnico di Milano svolge un ruolo importante di osservazione e monitoraggio dell’evoluzione del settore. Negli ultimi anni anche la strategia nazionale per le tecnologie quantistiche e gli Stati Generali del Quantum hanno contribuito a rafforzare l’attenzione istituzionale verso queste tecnologie.
Il tema centrale resta la governance. “Senza un coordinamento da un punto di vista di governance si rischia molto la frammentazione”, osserva Mattei. La sfida non riguarda soltanto la ricerca, ma la capacità di collegare infrastrutture, formazione, trasferimento tecnologico e iniziativa industriale.
I modelli internazionali mostrano percorsi differenti. Mattei richiama il caso dei Paesi Baschi, dove il centro quantistico è stato sviluppato con una forte vocazione scientifica, e quello del Giappone, caratterizzato da una stretta integrazione con il tessuto industriale. In entrambi i casi la crescita è stata sostenuta dalla capacità di mettere in relazione competenze, investimenti e infrastrutture.
Mattei individua quattro pilastri destinati a crescere insieme: infrastruttura, ricerca, formazione e industria. L’infrastruttura garantisce l’accesso alle risorse di calcolo; la ricerca sviluppa algoritmi e conoscenza; la formazione crea competenze; l’industria trasforma questi elementi in valore economico. “La macchina è un pezzo fondamentale di questo progetto, ma senza le altre componenti è una cattedrale nel deserto”, sintetizza.
L’industria quantistica comprende non soltanto le aziende che utilizzeranno queste tecnologie, ma anche startup, società di consulenza, software house e una filiera composta da criogenia, componentistica, elettronica di controllo, sistemi laser e tecnologie di integrazione. Per descrivere l’impatto potenziale di questa trasformazione, Mattei ricorre a un paragone storico: l’aeroplano non ha sostituito la ferrovia, ma ha creato nuove professioni e nuove competenze. Il quantum computing potrebbe seguire una traiettoria simile, generando figure professionali che oggi stanno appena iniziando a emergere.
