Un quadro giuridico per il calcolo quantistico: un obiettivo possibile?

di Mirko Forti


Fisica quantistica ed evoluzione tecnologica

“Dio non gioca a dadi con l’Universo”, esordiva Albert Einstein in una lettera inviata nel 1926 al collega fisico Max Born.[1] Il celebre scienziato reagiva così alla natura probabilistica della meccanica quantistica. La fisica tradizionalmente intesa aveva sempre camminato fino ad allora sui binari del binomio causa-conseguenza. L’intrinseca prevedibilità del mondo naturale così inteso permetteva quindi di formulare leggi e regole valide per ogni accadimento svoltosi secondo le medesime circostanze.

Lo studio dei soggetti subatomici, iniziato tra la fine dell’800 e l’inizio del ‘900, dimostrava però che i principi della fisica tradizionale non trovavano spazio di applicazione nel campo dell’infinitamente piccolo.  Particelle come i protoni, gli elettroni o i neutroni non si comportavano infatti secondo i dettami della fisica classica. La meccanica quantistica si proponeva come nuova teoria per spiegare il funzionamento dell’intero universo, dalle grandi galassie ai minuscoli elementi subatomici.

Secondo i concetti della fisica tradizionale, si possono assegnare valori chiari e definiti a tutte gli aspetti astrattamente misurabili (movimento, velocità etc.). Gli studi di scienziati quali Heisenberg e Bohr, ritenuti tra i padri fondatori della fisica quantistica, negano tale possibilità. Tanto più precisamente si individua la posizione di una determinata particella, meno precisa sarà la valutazione della sua quantità di movimento e viceversa; questa è una formulazione, in termini semplici, del principio di incertezza.[2] Si tratta di uno dei principi cardine della meccanica quantistica e della conseguente evoluzione tecnologica.

Lo sfruttamento delle proprietà delle particelle subatomiche ha degli indubbi benefici per la vita di tutti i giorni e l’intera società, in particolar modo per la raccolta ed elaborazione di informazioni. Queste innovazioni non sono però esenti da rischi. Un utilizzo non attentamente disciplinato delle tecnologie basate sul calcolo quantistico può infatti mettere a repentaglio la tutela dei diritti fondamentali delle persone coinvolte. Occorre inoltre considerare che la meccanica quantistica è un campo di studi in costante evoluzione e con molti interrogativi ancora irrisolti.

Alla luce di quanto appena detto, occorre rispondere a una domanda fondamentale: come regolamentare l’utilizzo di tecnologie basate sul calcolo quantistico? Prima di rispondere a questo quesito, è necessario però capire cosa si intende con tale terminologia.

Che cos’è il calcolo quantistico?

 I computer tradizionali raccolgono e archiviano le informazioni in bits, riproducibili nella forma di 0 e 1, secondo la struttura del codice binario. Il calcolo quantico si basa invece sui cosiddetti qubits o bits quantici.[3] A differenza dei consueti bits, i qubits possono assumere nel medesimo tempo il valore di 0, 1 o qualsiasi altra combinazione dei predetti numeri. Questo fenomeno prende il nome di sovrapposizione quantistica.[4]

Un’altra proprietà di cui si deve tenere conto è il cosiddetto entanglement.[5] Secondo tale principio, la misurazione delle caratteristiche di un determinato qubit permette di ottenere informazioni riguardanti anche i qubits ad esso collegati. A differenza dei computer tradizionali, i calcolatori quantistici riescono quindi ad ottenere una grande quantità di dati con una sola misurazione. Operano infatti come se fossero inseriti in una rete e collegando i diversi qubits, a differenza dell’approccio lineare adottato dai computer comunemente usati.[6]

Questo diverso metodo di calcolo, reso possibile dalle proprietà della meccanica quantistica, permette lo sviluppo di applicazioni e innovazioni in diversi settori.[7]

Applicazioni del calcolo quantistico

I computer quantistici sfruttano le proprietà dei qubits per formulare calcoli a una velocità inaccessibile con gli strumenti tradizionali. Si parla a tal proposito di supremazia quantistica.[8] Questo apre innumerevoli orizzonti per il progresso scientifico e tecnologico.  I sistemi quantistici possono infatti risolvere complessi sistemi matematici e trovare spazio in campi quali la cybersecurity e la criptografia o l’import-export di merci. Possono inoltre simulare il comportamento di particelle e cellule, contribuendo allo sviluppo di nuove medicine e trattamenti medici o alla predizione di fenomeni naturali. Un altro possibile campo di applicazione è dato dai servizi finanziari: gli analisti del settore potrebbero infatti usufruire dei calcoli quantistici per prevedere l’andamento dei titoli azionari. La combinazione di sistemi di intelligenza artificiale con tecnologie quantistiche rivela potenzialità ancora inesplorate verso una Quarta Rivoluzione Industriale.[9]

Come si è visto, sono diversi i possibili settori di utilizzo per tali tecnologie e ancora non quantificabili i potenziali benefici per l’intera collettività. Non bisogna però trascurare i rischi insiti a un loro utilizzo non attentamente regolamentato.

I possibili rischi

La meccanica quantistica mette in discussione la tradizionale visione del mondo circostante e, di conseguenza, anche gli strumenti giuridici attualmente in vigore. Si aprono profili di rischio per la salvaguardia dei diritti fondamentali che meritano di essere attentamente considerati.

I metodi di calcolo utilizzati dai processori quantistici non sono astrattamente prevedibili a causa della loro mancata linearità, come precedentemente spiegato. Questo non permette di capire se la raccolta e l’elaborazione dei dati segue dei presupposti pregiudizievoli o discriminatori per particolari soggetti o categorie di persone. C’è quindi il rischio che i risultati derivanti dal calcolo quantistico vadano ad esacerbare lo status quo, confermando discriminazioni già presenti nella società.

Un altro profilo di rischio riguarda la protezione dei dati personali. A tal proposito, i punti di contrasto con il Regolamento (UE) 2016/679 (GDPR)[10] sono diversi. L’art. 5 del Regolamento in questione proclama che la raccolta e l’elaborazione dei dati personali deve avvenire secondo i principi di trasparenza, liceità e correttezza. Il calcolo quantistico difficilmente può avvenire in maniera trasparente, dato che si svolge secondo strutture non lineari e a velocità non comprensibili per l’essere umano. Il requisito della trasparenza diventa a maggior ragione significativo se si considerano le possibili applicazioni del calcolo quantistico per far funzionare gli strumenti di decisione automatizzata. A tal proposito, l’art. 22.1 del GDPR riconosce a qualsiasi interessato il diritto a non essere sottoposto a procedimenti di automated decision-making. Risulta a rischio anche l’applicazione del principio di accesso e informazione ai propri dati personali (sez.2 GDPR). Secondo tale norma, l’interessato può accedere alle informazioni che lo riguardano ed essere informato sulle modalità con le quali vengono trattate. Come precedentemente spiegato, la meccanica quantistica si basa su elementi probabilistici; non è quindi ontologicamente possibile individuare dove sono determinate informazioni in uno specifico momento con assoluta certezza.

Sono rilevanti anche i rischi in materia di cybersecurity: la capacità di calcolatori quantistici di risolvere complessi calcoli matematici mette a dura prova la tenuta anche delle chiavi di criptografia più complesse.[11]

Alla luce dei rischi appena menzionati, occorre pensare a un’adeguata regolamentazione delle tecnologie quantistiche.

Regolamentare il calcolo quantistico: una nuova sfida per i legislatori e i policymakers

Disciplinare dei fenomeni in continua evoluzione e ancora non pienamente compresi: si tratta di una sfida impegnativa per i legislatori e i policymakers nazionali e internazionali.[12]

In primo luogo, è necessario comprendere cosa sia la meccanica quantistica e quali siano le sue implicazioni per lo sviluppo tecnologico. Non è possibile regolamentare qualcosa che non si capisce. Si auspica perciò un continuo dialogo tra istituzioni, accademia e settore industriale privato, allo scopo di mettere a sistema la conoscenza di tale ambito sotto molteplici punti di vista.

Questo continuo dialogo deve portare alla formulazione di un linguaggio comune e di standard globali volti a garantire una solida comprensione del funzionamento dei meccanismi quantistici. Raggiunto tale scopo, sarà possibile prevedere un effettivo intervento regolamentare. L’attuale struttura normativa, come evidenziato dalla breve analisi delle norme previste dal GDPR, non sembra pronto a disciplinare un fenomeno complesso e potenzialmente dirompente come il calcolo quantistico. Occorre perciò procedere con uno sforzo complessivo sia utilizzando strumenti di hard law, segnatamente regolamentazioni di livello internazionale ed europeo, che di soft law, ossia codici di condotta e linee guida formulati con l’aiuto di esperti del settore e stakeholders privati.


Bibliografia:

[1] CANETTA E., Physics and beyond: “God does not play dice”, What did Einstein mean?, https://www.stmarys.ac.uk/news/2014/09/physics-beyond-god-play-dice-einstein-mean/ (ultimo accesso 24/05/2021).

[2] HILGEVOORD J., UFFINK J., The uncertainty principle, in Stanford Encyclopedia of Philosophy, https://plato.stanford.edu/cgi-bin/encyclopedia/archinfo.cgi?entry=qt-uncertainty (ultimo accesso 24/05/2021).

[3] DAVEY J., An overview of quantum computing and how it can be regulated, https://www.port.ac.uk/news-events-and-blogs/blogs/law/quantum-computing-and-how-it-can-be-regulated (ultimo accesso 24/05/2021).

[4] BENNETT M.K., FOULIS D.J., Superposition in quantum and classical mechanics, https://link.springer.com/article/10.1007/BF01889458 (ultimo accesso 25/05/2021).

[5] LAMBA A et al., Quantum computing technology (QCT) – A data security threat, in JETIR, Vol.5, Issue 4, 2018, https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3510596 (ultimo accesso 25/05/2021).

[6] DE SCRIJVER S, Quantum computing: the certainty of the uncertain, https://whoswholegal.com/features/quantum-computing-the-certainty-of-the-uncertain (ultimo accesso 25/05/2021).

[7] DAVEY J., cit.

[8] KOP M., Establishing a legal-ethical framework for quantum technology, https://yjolt.org/blog/establishing-legal-ethical-framework-quantum-technology (ultimo accesso 25/05/2021).

[9] Global Future Council on Quantum Applications, https://www.weforum.org/communities/gfc-on-quantum-applications (ultimo accesso 25/05/2021).

[10] Regolamento (UE) 2016/679 del Parlamento europeo e del Consiglio, del 27 aprile 2016, relativo alla protezione delle persone fisiche con riguardo al trattamento dei dati personali, nonché alla libera circolazione di tali dati e che abroga la direttiva 95/46/CE.

[11] DAVEY J., cit.

[12] DAVEY J., cit.


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