Il mondo della Quantum Technology sta attirando sempre più interesse da parte di investitori pubblici e privati. Ma che cosa si intende per Quantum Technology?

Facciamo un passo indietro.

L’espressione Quantum Science si riferisce a quel campo della fisica che studia il moto e le interazioni di particelle microscopiche ad una scala pari o inferiore a quella dei singoli atomi. A queste minuscole scale di lunghezza, le particelle mostrano un comportamento profondamente diverso rispetto a quello che si riscontra normalmente. Per Quantum Technology si intende, quindi, l’applicazione pratica della fisica quantistica in dispositivi o algoritmi.

Esistono tre ampi campi di applicazione della Quantum Technology, tutti strettamente interrelati:  il Quantum Computing (computazione quantistica), le Quantum Communications (comunicazioni quantistiche) e il Quantum Sensing (rilevamento quantistico).

Le Quantum Communications riguardano il trasferimento sicuro delle informazioni quantistiche nello spazio, perciò, grazie alla crittografia quantistica, si potrebbe garantire la sicurezza delle comunicazioni.

Attualmente, la maggior parte delle sorgenti utilizzate per la computazione e la comunicazione quantistica  sono sorgenti a singolo fotone basate su cristalli ottici non lineari, nei quali le coppie di fotoni sono generate in modo probabilistico da un impulso laser. Tali cristalli sono utili per i protocolli di entanglement e per la Quantum Key Distribution (distribuzione a chiave quantistica) ma non sono abbastanza efficienti e si basano su processi non deterministici.

Il modello attuale per la generazione di SPS (single-photon sources) è dispendioso in termini di tempo e denaro e non determina necessariamente SPS affidabili e di alta qualità. La mancanza di sorgenti a fotone singolo scalabili rappresenta, perciò, un ostacolo allo sviluppo della fotonica quantistica.

Negli ultimi anni, tuttavia, sono state sviluppate delle nuove sorgenti a fotone singolo on-demand. Queste sorgenti, chiamate anche “sorgenti a singolo fotone deterministiche efficienti”, come quelle sviluppate da Sparrow Quantum, sono fondamentali per il progresso delle tecnologie ottiche quantistiche e delle computazione quantistica.

Vi sono svariate applicazioni per le sorgenti a singolo fotone basate sul Quantum Dot, come sensing, communications, quantum algorithms e quantum repeaters sensing. Queste applicazioni sono suddivise in base alle caratteristiche utili di tali sorgenti, ovvero la purezza, l’indistinguibilità e la luminosità.

L’esigenza principale del mercato in cui opera Sparrow, quindi, è quella di generare singoli fotoni ad alta fedeltà in modo deterministico. Un sistema commerciale di SPS (single Photon Source) plug-and-play sarebbe una soluzione per aziende e laboratori che hanno bisogno di una sorgente a singolo fotone, ma non dispongono del know-how e dell’expertise interni necessari, né di un’esperienza sufficiente per fabbricarne una. Dunque, un sistema plug-and-play permetterà ai clienti di concentrarsi esclusivamente sulla ricerca e sul core business evitando sprechi di tempo e risorse per fabbricare un componente critico come la sorgente. Con il tempo, tali sorgenti potranno essere considerate alla stregua di qualsiasi altro strumento di laboratorio, al pari di laser, rilevatori e criostati.

La tecnologia di Sparrow Quantum rappresenta una tecnologia abilitante in diversi mercati: dai laboratori pubblici di R&D e laboratori aziendali privati che fanno ricerca nella fotonica avanzata e nelle tecnologie quantistiche, alle start-up quantistiche che operano nel campo della computazione, della crittografia e della comunicazione quantistica… Le specifiche di Sparrow Quantum Tech per le SPS permetteranno loro di scalare i computer quantistici fotonici oltre lo stato dell’arte, effettuare esperimenti oggi impensabili e non solo.

La “Supremazia Quantistica”

Questa tecnologia ha già dimostrato la propria “supremazia”, anche se sarebbe più corretto definirla “vantaggio” rispetto a quella attualmente in uso.

Nel 2019, Google ha affermato di aver raggiunto la supremazia quantistica per aver eseguito in 200 secondi una serie di operazioni che un supercomputer impiegherebbe 10000 anni per completare. Nel dicembre 2020, un gruppo di ricerca con sede presso la University of Science and Technology (USTC) in Cina guidato dal fisico Jian-Wei Pan ha raggiunto la supremazia quantistica generando un numero di operazioni in 20 secondi che un supercomputer classico genererebbe in 600 milioni di anni di calcolo.

Dopo il raggiungimento della quantum supremacy, gli investimenti nella Quantum Technology sono aumentati ad un livello esponenziale.

Da un lato, gli investimenti privati hanno raggiunto picchi record di 2,3 miliardi di dollari nel 2021 e di 2,2 miliardi di dollari nel 2022. Dall’altro, nell’ambito degli investimenti pubblici, i governi stanno impegnando fondi significativi per sviluppare le tecnologie quantistiche a livello nazionale. Nove governi hanno annunciato finanziamenti pari o superiori a 500 milioni di dollari ciascuno e, in particolare, la Cina ha annunciato investimenti per  15 miliardi di dollari, una cifra nettamente superiore a quella investita da tutti gli altri governi.

Restringendo sulle SPS e considerando il mercato dell’ R&D, si stima che 3000 gruppi di ricerca stiano svolgendo ricerche rilevanti nel settore. Considerando solo il Quantum Sensing e la crittografia quantistica, le SPS rappresenteranno un’importante tecnologia per un campo di applicazione che raggiungerà un valore di circa 1 miliardo di dollari nel 2030.

Nonostante l’aumento significativo delle attività di investimento negli ultimi anni, la Quantum Technology rappresenta ancora ancora meno dell’1% degli investimenti in Venture Capital. Il mercato delle sorgenti a fotone singolo è da considerarsi infatti come un mercato emergente: tuttavia, si prevede che la domanda in tale settore aumenterà radicalmente nei prossimi anni.

Sparrow Quantum dispone di un forte vantaggio strategico sulla concorrenza, poiché la sua tecnologia è basata sul processo planare e offre un coupling migliore alle fibre ottiche, nonché una produzione di dispositivi con contatti elettrici meno dispendiosa e rendimenti di processo più elevati.