SaxonQ | Il segreto dei diamanti: una start-up tedesca risolve il più grande problema della tecnologia quantistica

512 qubit dalla presa a muro: ecco perché il mondo della tecnologia globale sta guardando alla Sassonia

Una scommessa da un miliardo di dollari su una pietra preziosa: perché il futuro dell'informatica quantistica risiede a Lipsia

La startup SaxonQ, con sede a Lipsia, sta sfidando i giganti della tecnologia Google e IBM con un approccio rivoluzionario: invece di affidarsi a enormi sistemi ultra-freddi, i ricercatori di Saxon stanno costruendo computer quantistici basati su diamanti sintetici. Questi non richiedono complessi sistemi di raffreddamento, funzionano a normale temperatura ambiente e sono così compatti da poter essere contenuti in una valigia standard. Con il recente annuncio di sistemi altamente scalabili, con un massimo di 512 qubit entro il 2026, la startup sta dimostrando che il calcolo quantistico non deve rimanere un monopolio delle multinazionali. Forte di decenni di ricerca fondamentale e sostenuta da milioni di dollari di finanziamenti governativi, questa "tecnologia del diamante" potrebbe aprire la strada a rendere l'enorme potenza di calcolo accessibile alle piccole e medie imprese (PMI) e ai sistemi autonomi in futuro: un cambio di paradigma tecnologico che sta mettendo in discussione i principi fondamentali dell'intero settore.

Diamante al posto del criostato: come una start-up di Lipsia sta riscrivendo la fisica dei computer quantistici

La scommessa miliardaria della Germania su una gemma che aggira la trappola del frigorifero della concorrenza

Inizialmente, la notizia potrebbe sembrare una semplice curiosità proveniente dal panorama delle startup della Germania dell'Est: un'azienda di Lipsia con soli 15 dipendenti afferma di aver sviluppato una tecnologia potenzialmente in grado di competere con i dipartimenti di ricerca multimiliardari di IBM e Google. Tuttavia, un esame più attento rivela che questa storia ha un solido nucleo tecnologico ed economico che mette in discussione i principi fondamentali dell'industria del calcolo quantistico.

Un difetto artificiale nel reticolo cristallino come nucleo di calcolo

SaxonQ, una spin-off dell'Università di Lipsia, ha perseguito un approccio che si differenzia radicalmente dalle architetture dominanti. Mentre le aziende tecnologiche consolidate si affidano a circuiti superconduttori che devono essere raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto, SaxonQ utilizza i cosiddetti centri azoto-vacanza, o centri NV, in cristalli di diamante prodotti artificialmente. Il principio di funzionamento è straordinariamente elegante. Un atomo di azoto viene impiantato con precisione nel reticolo di carbonio di un diamante, creando una vacanza direttamente adiacente ad esso, dove manca un atomo di carbonio. Questa coppia di difetti si comporta fisicamente come un atomo artificiale e può essere utilizzata come un qubit, la più piccola unità di informazione in un computer quantistico. Particolarmente interessante è il fatto che è possibile realizzare simultaneamente più qubit per ogni centro NV, poiché sia ​​lo spin elettronico del centro stesso sia gli spin nucleari degli isotopi di carbonio vicini fungono da unità di elaborazione controllabili separatamente. Questo utilizzo multiplo di un singolo difetto fisico conferisce alla tecnologia una certa efficienza di densità che non è facilmente raggiungibile con altri approcci.

Perché una pietra preziosa è resistente al freddo e permette di risparmiare miliardi in infrastrutture

Il vantaggio economico decisivo di questa tecnologia risiede nella stabilità termica del diamante. Il suo reticolo cristallino è estremamente rigido, il che significa che le vibrazioni termiche degli atomi, che distruggerebbero i delicati stati quantistici in altri materiali, sono praticamente inesistenti a temperatura ambiente. Il diamante può quindi essere opportunamente descritto come un materiale quantistico compatibile con le alte temperature, le cui proprietà vibrazionali a temperatura ambiente corrispondono a quelle del silicio a -253 gradi Celsius. Per gli operatori, questo si traduce in un vantaggio fondamentale in termini di costi. I chip quantistici superconduttori richiedono complessi criostati a diluizione che devono essere raffreddati a pochi millikelvin, oltre a enormi camere a vuoto, sistemi di raffreddamento specializzati e, di conseguenza, un elevato consumo energetico e notevoli ingombri. I chip di diamante di SaxonQ, d'altro canto, non richiedono un raffreddamento elaborato, quasi nessuna periferica ingombrante e devono semplicemente essere collegati a una normale presa elettrica. L'azienda ha già messo in pratica questo vantaggio riducendo le dimensioni del suo computer quantistico a quelle di una valigia e vendendolo a clienti come il Centro aerospaziale tedesco (DLR) e l'Istituto Fraunhofer per le macchine utensili e le tecnologie di formatura. Questa miniaturizzazione e mobilità rappresentano una novità assoluta nel settore, perché mentre i concorrenti richiedono sistemi che occupano intere stanze, il sistema SaxonQ è contenuto in una pratica e flessibile scatola che potrebbe persino essere installata in un veicolo, come dimostrato da un test di successo condotto dall'iniziativa di calcolo quantistico del DLR nel 2024.

Il collo di bottiglia nell'intreccio come il più grande ostacolo alla crescita

Nonostante queste promettenti proprietà, la tecnologia si trova ad affrontare un serio ostacolo fisico, ripetutamente sottolineato da esperti indipendenti. I centri NV nel diamante sono relativamente rari a livello atomico e i singoli qubit sono relativamente distanti tra loro. Tuttavia, per un calcolo quantistico utile, molti qubit devono essere entangled e accoppiati per eseguire calcoli complessi. Questo problema di accoppiamento può essere risolto tramite collegamenti ottici, come stanno testando i ricercatori nei Paesi Bassi per i ripetitori quantistici, oppure tramite la creazione mirata di cluster densamente impacchettati di centri NV spazialmente vicini tra loro, in modo da poter interagire. Sebbene SaxonQ abbia fatto progressi nel posizionamento controllato e riproducibile dei centri NV con il suo metodo di fabbricazione brevettato basato sull'impiantazione, la scalabilità a un numero maggiore di qubit, praticamente rilevante, rimane una sfida tecnologica fondamentale. Già nel 2024, l'azienda stava lavorando alla scalabilità da quattro a otto qubit, il che, secondo le sue stime, avrebbe portato a un aumento esponenziale delle prestazioni. Solo nel luglio 2026 SaxonQ ha annunciato la disponibilità commerciale di sistemi significativamente più grandi, nello specifico un processore a 128 qubit e un sistema a 512 qubit. Quest'ultimo, essendo uno dei primi sistemi NV Center basati su diamante, supera nettamente la soglia dei dieci qubit. Questi sistemi sono progettati per essere installati in rack server standard e funzionare ininterrottamente senza i consueti cicli di ricalibrazione e monitoraggio ambientale. La possibilità di raggiungere tale scalabilità senza tassi di errore significativi rimane la prova cruciale rispetto alla quale verrà misurata la sua praticità rispetto alle tecnologie concorrenti basate su superconduttori e trappole ioniche.

Il vantaggio geografico della Germania dell'Est incontra la potenza delle multinazionali globali

L'origine geografica di questa innovazione non è affatto casuale. Lipsia è considerata da molti una delle culle della meccanica quantistica e vanta una solida infrastruttura scientifica presso la sua università, da cui SaxonQ è nata nel 2021 grazie ai professori di fisica Marius Grundmann e Jan Meijer. Grundmann porta con sé oltre trent'anni di esperienza nel campo delle nanotecnologie e della fisica dei semiconduttori, mentre Meijer è noto per aver sviluppato nuovi metodi di impiantazione di fasci ionici. Per proteggere la propria proprietà intellettuale, l'azienda ha accumulato oltre 220 brevetti e domande di brevetto, a dimostrazione di un livello di innovazione notevolmente elevato per le sue dimensioni. Questa crescita è supportata finanziariamente da un investimento a sette cifre del Saxony Technology Founders Fund e dalla nomina di Frank Schlichting, manager con una solida esperienza nel settore e precedenti ruoli dirigenziali nei settori IT, dei semiconduttori, automobilistico ed energetico, alla guida operativa dell'azienda. Questa professionalizzazione del team di gestione segna il passaggio da uno spin-off puramente orientato alla ricerca a un'azienda con serie ambizioni commerciali. Ciononostante, il divario rispetto alle risorse di IBM e Google rimane enorme. Queste aziende investono miliardi ogni anno nei loro programmi quantistici, possiedono infrastrutture cloud consolidate per la commercializzazione della potenza di calcolo quantistico e possono contare su decenni di esperienza nello scaling dei sistemi superconduttori. Il vero punto di forza di SaxonQ, quindi, non risiede tanto in una corsa diretta al maggior numero di qubit, quanto piuttosto nello sviluppo di applicazioni di nicchia in cui la mobilità, la robustezza alle vibrazioni e l'eliminazione delle infrastrutture di raffreddamento fanno la differenza, ad esempio nell'ingegneria automobilistica, aerospaziale o negli ambienti industriali decentralizzati.

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Un mercato multimiliardario con aspettative di crescita ampiamente divergenti

La rilevanza economica di questo sviluppo può essere compresa appieno solo nel contesto dell'intero settore del calcolo quantistico, le cui previsioni di mercato, tuttavia, presentano una notevole variabilità. Mentre le stime più prudenti prevedono un volume di mercato globale di circa 1,2-1,5 miliardi di dollari nel 2025 e una crescita fino a circa 10-15 miliardi di dollari entro il 2035, corrispondente a un tasso di crescita annuo di circa il 23-27%, gli analisti più ottimisti delineano uno scenario ben più drammatico. La banca d'investimento UBS, ad esempio, prevede che la capitalizzazione di mercato del settore potrebbe già raggiungere i 300-400 miliardi di dollari entro il 2030, mentre il mercato potenziale dovrebbe crescere dagli attuali 1,8 miliardi di dollari a 20 miliardi di dollari. La società di consulenza McKinsey, a sua volta, ha rivisto significativamente al rialzo la sua stima del valore economico totale delle tecnologie quantistiche nel 2026, portandola a un intervallo compreso tra 1,3 e 2,7 trilioni di dollari entro il 2035, dopo che il settore ha superato per la prima volta la soglia di 1 miliardo di dollari di fatturato totale nel 2025. Questa enorme gamma di previsioni illustra quanto sia ancora precoce lo sviluppo del settore e quanto sia difficile, anche per società di ricerca affermate, fornire una valutazione affidabile. Per una piccola azienda come SaxonQ, ciò presenta sia opportunità che rischi: un mercato complessivo in crescita crea spazio per fornitori di nicchia con approcci tecnologici differenziati, ma allo stesso tempo, esiste il pericolo che le tecnologie più intensive in termini di capitale e già più scalabili prevalgano prima che approcci alternativi come la tecnologia dei centri NV raggiungano la maturità.

I finanziamenti governativi danno un impulso al settore tedesco della tecnologia quantistica

Il governo federale tedesco ha riconosciuto fin da subito l'importanza strategica delle tecnologie quantistiche, supportandola con ingenti finanziamenti. Il programma quadro per le tecnologie quantistiche è stato avviato già nel 2018, seguito dallo stanziamento di due miliardi di euro nell'ambito del pacchetto di stimolo economico e di sviluppo futuro nel 2020. Il piano d'azione per le tecnologie quantistiche, adottato nel 2023, prevede investimenti per circa 2,18 miliardi di euro da parte dei ministeri partecipanti fino al 2026, integrati da ulteriori 850 milioni di euro provenienti da istituti scientifici, per un totale di poco più di tre miliardi di euro. In questo contesto, l'iniziativa DLR per il calcolo quantistico, con un volume di 740 milioni di dollari, riveste un ruolo centrale, in quanto assegna contratti specificamente ad aziende emergenti come SaxonQ per aiutare i fornitori nazionali a raggiungere la piena operatività sul mercato. Guardando al futuro, il governo tedesco, nell'ambito dell'iniziativa "1.000 qubit, 100 applicazioni", prevede di realizzare diverse linee di produzione pilota in una rete manifatturiera europea a partire dal 2026, nonché di costruire almeno due computer quantistici ad alte prestazioni entro il 2030. Questa politica di finanziamento pubblico mirata si differenzia significativamente dal modello americano, più orientato al settore privato, e crea un ambiente di mercato protetto per le piccole aziende tedesche come SaxonQ, consentendo loro di generare i primi ricavi attraverso contratti di ricerca pubblici prima che l'impatto della concorrenza internazionale si manifesti appieno. I critici, tuttavia, sottolineano che l'ammontare dei finanziamenti è ancora modesto rispetto al confronto internazionale, ad esempio, se paragonato al totale di 7,2 miliardi di dollari statunitensi stanziati dall'Unione Europea, e che i soli Stati Uniti investono una somma di gran lunga superiore in singole aziende come IBM o Google attraverso capitale di rischio privato.

Cosa significa l'approccio a diamante per il futuro panorama tecnologico

Il vero punto economico della storia di SaxonQ non sta nell'affermazione di superare IBM o Google nel breve termine, ma nella dimostrazione che il calcolo quantistico non deve rimanere un monopolio di grandi aziende ben capitalizzate. Rendendo obsoleta la criogenia, la componente più costosa e complessa dei sistemi quantistici convenzionali, la tecnologia del diamante abbassa significativamente la barriera d'ingresso per istituti di ricerca, medie imprese industriali e persino istituti di istruzione. Questo è precisamente il fulcro della visione perseguita dal CEO Marius Grundmann quando parla di una democratizzazione della tecnologia quantistica, che potrebbe consentire in futuro anche a realtà più piccole di accedere alla potenza di calcolo quantistico senza investire milioni in infrastrutture. A lungo termine, l'azienda prevede addirittura di utilizzare i suoi chip in sistemi autonomi come robot e auto a guida autonoma, dove l'efficienza energetica della tecnologia rispetto alla potenza di calcolo classica potrebbe offrire vantaggi decisivi nella risoluzione di complessi problemi di ottimizzazione. Se questo approccio basato sui diamanti si rivelerà alla fine superiore o rimarrà una tecnologia di nicchia accanto ai metodi dominanti basati su superconduttori e trappole ioniche, dipenderà dalla capacità di scalare con successo il numero di qubit e, al contempo, di controllare i tassi di errore nei prossimi anni. Quel che è già chiaro, tuttavia, è che una piccola azienda di Lipsia, con un'ingegnosa innovazione fisica basata su anni di ricerca fondamentale presso un'università della Germania dell'Est, ha aggiunto una nuova dimensione sorprendente ed economicamente plausibile al dibattito internazionale sul futuro del calcolo quantistico.

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