Quantum Sensing: la nuova frontiera della Space & Blue Economy

Tecnologie quantistiche per osservare il visibile e l’invisibile: tra satelliti, fondali oceanici e nuovi modelli economici

Nel silenzio degli abissi e nel vuoto dello spazio, si cela un patrimonio di dati essenziali per il futuro del pianeta. A raccoglierli, con una sensibilità mai vista prima, arrivano i sensori quantistici: strumenti capaci di leggere l’invisibile, misurare il minimo cambiamento gravitazionale e rilevare segnali impercettibili che sfuggono alle tecnologie tradizionali.

Il quantum sensing, branca emergente delle tecnologie quantistiche, promette di rivoluzionare due economie sempre più interconnesse: la space economy e la blue economy. Due ecosistemi economici strategici, oggi al centro delle agende europee e nazionali, in cui l’Italia è chiamata a giocare un ruolo da protagonista grazie alle sue competenze scientifiche, industriali e istituzionali.

I sensori quantistici sfruttano fenomeni come la sovrapposizione quantistica e l’entanglement per misurare con precisione estrema grandezze fisiche come tempo, gravità, accelerazione o campi magnetici. Rispetto ai sensori tradizionali, offrono una sensibilità di diversi ordini di grandezza superiore, aprendo nuovi scenari applicativi.

In orbita, questi strumenti permettono un salto di qualità nella osservazione della Terra, consentendo la rilevazione di micro-variazioni nel campo gravitazionale terrestre, fondamentali per studiare lo scioglimento dei ghiacci, l’innalzamento del livello del mare, i movimenti tettonici o lo sfruttamento di risorse naturali. Grazie alla loro precisione, possono migliorare la mappatura del sottosuolo e la rilevazione di risorse idriche e minerarie, sia sulla Terra che sulla Luna e su altri corpi celesti.

Ma è nel dialogo tra spazio e oceano che il quantum sensing mostra tutto il suo potenziale. Sensori quantistici montati su satelliti, droni marini o boe intelligenti possono contribuire a monitorare la circolazione oceanica, prevedere fenomeni climatici estremi come El Niño, controllare la salinità e temperatura delle acque, tracciare flussi di CO₂ negli oceani profondi e migliorare la modellazione meteorologica e climatica globale.

Nella space economy, il quantum sensing è già al centro di missioni pilota come quelle dell’ESA e della NASA, che puntano a costruire una nuova generazione di satelliti per la geodesia quantistica e l’osservazione ambientale avanzata. Gli Stati Uniti, la Cina e l’Unione Europea stanno investendo miliardi nelle tecnologie quantistiche, anche per applicazioni dual use legate alla difesa, alla navigazione autonoma e alla sicurezza infrastrutturale.

Nel mondo della blue economy, le applicazioni sono altrettanto trasformative. Il monitoraggio sottomarino ad alta risoluzione può supportare l’estrazione sostenibile di risorse offshore, il controllo dell’inquinamento, la pesca intelligente, la sicurezza marittima e la progettazione di infrastrutture resilienti contro il cambiamento climatico.

Tuttavia, restano sfide non banali: la miniaturizzazione dei dispositivi, la loro robustezza in ambienti estremi, l’integrazione nei sistemi esistenti e l’accessibilità dei costi. Inoltre, la gestione dei dati richiede infrastrutture digitali avanzate e nuove competenze.

L’Italia, pur non essendo ancora tra i paesi guida del quantum sensing a livello globale, ha tutte le carte in regola per ritagliarsi un ruolo da protagonista. Il nostro paese vanta eccellenze scientifiche, una filiera industriale spaziale e marittima consolidata e un sistema istituzionale che inizia a riconoscere il valore strategico delle tecnologie quantistiche.

Sul fronte della ricerca, realtà come il CNR, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), il Politecnico di Milano, la Scuola Normale Superiore di Pisa, l’Università di Bologna e l’Università di Padova stanno sviluppando competenze avanzate in materia di sensori quantistici, orologi atomici e gravimetria quantistica. L’Italia partecipa attivamente a progetti europei come QUANTERA e Quantum Flagship, contribuendo allo sviluppo di una roadmap continentale per l’adozione di tecnologie quantistiche.

Nel settore industriale, aziende come Leonardo, Thales Alenia Space Italia, Telespazio e diverse PMI specializzate stanno esplorando l’integrazione del quantum sensing nei sistemi spaziali e nei servizi di osservazione della Terra. Leonardo, in particolare, sta investendo nell’ambito dei sensori gravimetrici per applicazioni aerospaziali e difensive, e collabora con università e centri di ricerca per accelerare la maturazione tecnologica.

In ambito marino, si registrano approcci ed esperienze interessanti da parte di start-up deep-tech e centri di innovazione come CETENA (Centro per gli studi di tecnologie navali), RINA, e poli tecnologici legati alle autorità portuali, il Cluster Tecnologico Nazionale sull’Economia del Mare (BIG) attraverso i suoi qualificati associati. Anche qui, l’interesse per sensori avanzati applicati alla sicurezza, all’ecologia marina e alla logistica portuale cresce rapidamente.

A livello istituzionale, l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) ha espresso interesse per le tecnologie quantistiche, e potrebbe svolgere un ruolo chiave nel coordinare le iniziative nazionali legate alla space economy quantistica, in sinergia con l’ESA. Il recente Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) e la Strategia Nazionale per la Space Economy rappresentano finestre di opportunità per finanziare progetti sperimentali e favorire il trasferimento tecnologico.

Nel settore marittimo, il neo Dipartimento delle Politiche del Mare, con il MUR, il MIMIT e il Ministero della Difesa, potrebbero sostenere l’integrazione di tecnologie quantistiche nella blue economy, ad esempio nei programmi per la digitalizzazione portuale, la sorveglianza costiera e la sostenibilità marina.

Infine, il recente avvio della European Quantum Communication Infrastructure (EuroQCI), di cui l’Italia è parte attiva, apre spazi anche per la protezione delle reti spaziali e marittime, rendendo il quantum sensing un tassello essenziale di una più ampia sovranità tecnologica e infrastrutturale.

Il quantum sensing non è solo una sfida scientifica, è una leva strategica per costruire un futuro più sicuro, sostenibile e interconnesso. La convergenza tra space economy e blue economy, mediate da queste nuove tecnologie, può portare alla nascita di nuovi servizi, industrie e competenze.

L’Italia può e deve essere protagonista di questo scenario, cogliendo l’opportunità di sviluppare un ecosistema quantistico integrato che unisca ricerca, impresa e istituzioni.