Al debutto in Toscana la piattaforma per “calqolare con gli atomi”
La nuova frontiera della ricerca quantistica: a Sesto Fiorentino l’alleanza fra Cnr e ateneo
FIRENZE. Gli scienziati hanno sfidato la fama inox del 1° aprile come giornata dedicata agli scherzi e alle beffe: l’hanno scelta per inaugurare – nel cuore del campus scientifico dell’Università di Firenze a Sesto Fiorentino – la piattaforma per il calcolo quantistico del Consiglio Nazionale delle Ricerche sviluppata in collaborazione proprio con l’ateneo fiorentino. Riservandosi un guizzo d’inventiva, visto che l’hanno chiamata “Calqolare con gli atomi”: con la “q” come se fosse un errore di ortografia d’un ragazzino ciuco, in realtà è il simbolo della dimensione quantistica, cioè il balzo in avanti del pensiero scientifico. Un balzo quantico, appunto. Come la tecnologia alla base di questa piattaforma ultratech che, come spiegano dal Cnr, «utilizza atomi neutri per il calcolo quantistico digitale», progettata e realizzata «con un’architettura scalabile, già predisposta per l’estensione a svariate centinaia di qubit».
I qubit – le unità fondamentali dell’informazione quantistica – della piattaforma Cnr saranno realizzati a partire da «atomi neutri mantenuti a temperature prossime allo zero assoluto e intrappolati mediante fasci laser altamente focalizzati, i cosiddetti “optical tweezers”», secondo quanto annunciato all’inaugurazione. La piattaforma può contare già «sui sistemi necessari per produrre atomi ultrafreddi e sulla luce necessaria per il loro intrappolamento». E adesso? Si avvia ora «verso la cattura e il controllo di singoli atomi». Quel che accadrà in seguito è questo: ulteriori laser permetteranno di «manipolare in modo coerente lo stato quantistico dei singoli atomi e di indurre interazioni controllate tra di essi tramite eccitazione a “stati di Rydberg”, permettendo così la realizzazione di diverse porte logiche a due qubit».
Dal quartier generale del Cnr tengono a sottolineare che, «grazie alle sue caratteristiche, questa tecnologia offre importanti vantaggi in termini di controllo, coerenza e scalabilità, con la prospettiva di estendere il sistema fino ad alcune centinaia di qubit».
L’iniziativa ha trovato i fondi per decollare grazie alle attività dello “Spoke 10 Quantum Computing” di Icsc-Cnr in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing. Nasce dall’alleanza fra realtà della ricerca scientifica come il Cnr, e in particolare l’Istituto Nazionale di Ottica (Cnr-Ino), e l’ateneo fiorentino, sviluppata «anche nel contesto del partenariato nazionale National Quantum Science and Technology Institute (Nqsti)».
A ciò si aggiunga che alla realizzazione della piattaforma hanno lavorato il Cnr-Ino e il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Firenze in nome delle «riconosciute competenze che rendono il capoluogo toscano uno dei centri di eccellenza mondiale nel campo dell’ottica quantistica», viene messo in rilievo. Vale la pena di segnalare, come fa il Cnr, che «la piattaforma quantistica ad atomi ha la peculiarità di poter essere messa in una rete quantistica grazie alle nuove tecnologie sviluppate nell’ambito del partenariato “Nqsti”. Grazie ai progetti finanziati con i fondi del Pnrr si consolida dunque «l’integrazione dell’Italia nel futuro Quantum Internet Europeo».
Questa sinergia – viene fatto rilevare – ha portato allo sviluppo di tecnologie all’avanguardia che costituiscono il cuore della piattaforma e ne aprono future prospettive di interconnessione con nuove interfacce quantistiche attualmente in fase di sviluppo. La nuova piattaforma, insieme al laboratorio che lo ospita, si va così ad aggiungere alle risorse a disposizione della comunità scientifica italiana: è «un ulteriore e fondamentale strumento per la formazione di nuove competenze e l’esplorazione delle frontiere dell’informatica quantistica e delle sue applicazioni», secondo quanto messo in evidenza in sede di presentazione.
Nell’ambito delle attività di ricerca dello “Spoke 10” del centro nazionale Icsc, il nuovo sistema ad atomi neutri fornirà inoltre «una risorsa fondamentale per supportare lo sviluppo e la validazione di tutte le componenti (hardware, middleware e software) e delle principali tecnologie per la realizzazione del calcolo quantistico»: questo renderà possibile, «attraverso la condivisione di capacità, risultati e competenze», la risoluzione dei problemi tecnici che «ancora ne limitano il pieno sfruttamento e l’integrazione di architetture di calcolo di tipo classico e quantistico».
Nel campus scientifico dell’Università di Firenze a Sestp Fiorentino inaugurata la piattaforma per la ricerca quantistica a atomi neutri
Queste le parole di Francesco S. Cataliotti, responsabile scientifico delle attività quantistiche del Cnr nel Pnrr (e docente del Dipartimento di fisica e astronomia dell’Università di Firenze): «La nascita della piattaforma di calcolo quantistico ad atomi rappresenta un passo fondamentale che avvicina il nostro Paese alle sfide globali dell’innovazione. La collaborazione tra enti e università nel Pnrr ci ha permesso di esplorare nuove possibilità per la scienza e la tecnologia, posizionando l’Italia in prima linea nello sviluppo del Quantum Internet Europeo».
Così il commento di Debora Berti, che nella “squadra” di governo dell’ateneo fiorentino è prorettrice alla ricerca: «L’Università di Firenze è orgogliosa di partecipare a un progetto che mette in relazione sapere, ricerca e futuro. La piattaforma non solo arricchisce le competenze scientifiche, ma consolida il ruolo dell’ateneo come nodo strategico e crea un ponte tra formazione e industria, offrendo opportunità concrete ai giovani e al territorio».
Ecco il concetto sottolineato da Antonio Zoccoli, presidente del Centro nazionale Icsc: «Questa inaugurazione segna un ulteriore passo verso l’autonomia del Paese in un settore strategico come quello del calcolo quantistico. Grazie al nuovo sistema ad atomi neutri, che si va ad aggiungere alle altre tipologie di piattaforme finanziate dal Centro Nazionale Icsc, la comunità scientifica italiana può disporre oggi delle risorse necessarie per accelerare lo sviluppo di soluzioni e competenze in grado di favorire la realizzazione e diffusione su larga scala del “quantum computing” e la validazione di architetture di calcolo ibride in grado di garantire vantaggi in termini di prestazioni ed efficienza energetica. Un traguardo che dimostra ancora una volta l’efficacia della strategia e delle iniziative Pnrr promosse dal ministero dell’università e della ricerca per rendere competitivo l’ecosistema italiano della ricerca e dell’innovazione».
