Il 2025 rappresenta un anno straordinario non solo per la scienza, ma anche per l’evoluzione di un campo che sta aprendo nuove frontiere nella tecnologia e nella ricerca: la computazione quantistica. L’intreccio tra fisica teorica, ingegneria e informatica sta infatti raggiungendo un punto cruciale, grazie al contributo fondamentale dei fisici, senza il quale non sarebbe possibile andare oltre le attuali barriere tecnologiche. Questo anniversario della fisica quantistica non è solo un momento di riflessione sul passato, ma soprattutto un’opportunità di guardare al futuro con rinnovato entusiasmo e spirito innovativo.
A Trieste, città storicamente legata alla ricerca scientifica e sede di importanti istituti internazionali, sarà celebrato in grande stile questo anniversario. Sempre a Trieste sono stati inaugurati nel 2024 Arqus e Qci, due nuovi laboratori di fisica quantistica dell’Università di Trieste, che si trovano negli spazi del CNR del campus di Area Science Park, sul Carso triestino.
La città ospiterà una serie di convegni di altissimo livello scientifico che riuniranno i maggiori esperti mondiali di fisica teorica, con una particolare attenzione a quelle aree in cui la fisica quantistica e la computazione si incontrano. È in questi ambiti che la ricerca sta facendo i maggiori progressi, con prospettive che potrebbero rivoluzionare non solo il mondo dell’informatica, ma anche quello delle comunicazioni, della crittografia e delle simulazioni complesse. La computazione quantistica, in particolare, ha il potenziale per risolvere problemi che oggi sono praticamente insormontabili per i computer classici, ma per realizzare tale potenziale sarà necessario un impegno collaborativo tra ingegneri, informatici e fisici.
I convegni saranno suddivisi in diverse categorie, per rispondere alle esigenze di pubblico e professionisti. Mentre il primo sarà un incontro scientifico di alto livello, rivolto principalmente agli accademici e agli esperti del settore, il secondo convegno sarà pensato per gli innovatori, quegli imprenditori e professionisti che vogliono esplorare come la fisica quantistica possa essere applicata nel mondo industriale e nelle nuove tecnologie emergenti. Infine, non mancheranno eventi rivolti al grande pubblico, per stimolare l’interesse e la curiosità verso questi temi, spesso considerati troppo complessi o lontani dalla vita quotidiana, ma che in realtà stanno rapidamente influenzando il nostro modo di interagire con il mondo digitale.
Questi eventi non solo offriranno un’importante panoramica sulle ultime scoperte scientifiche, ma daranno anche spazio a un dibattito intenso su come la ricerca in fisica quantistica stia influenzando e modellerà il futuro della tecnologia e dell’industria. La presenza dei maggiori esperti internazionali sarà un’opportunità unica per chiunque voglia approfondire le proprie conoscenze o comprendere come la computazione quantistica possa trasformare il panorama tecnologico globale.
In questo contesto, il ruolo dei fisici è più che mai centrale. La computazione quantistica è intrinsecamente legata a principi fisici che, se non compresi e applicati correttamente, potrebbero limitare seriamente il progresso del settore. A tal fine, i fisici svolgeranno un ruolo di guida fondamentale, non solo nello sviluppo delle teorie, ma anche nel design e nell’implementazione pratica delle tecnologie. Le sfide scientifiche e ingegneristiche che la computazione quantistica presenta richiedono una solida comprensione delle leggi fisiche a livello quantistico, una competenza che solo gli esperti del settore sono in grado di fornire.
Questi convegni rappresentano quindi un’occasione imperdibile per entrare in contatto con le menti brillanti che stanno plasmando il futuro della tecnologia quantistica. Invito caldamente tutti coloro che sono interessati a partecipare, per approfondire tematiche affascinanti e rilevanti per il nostro futuro. Trieste, città simbolo della ricerca scientifica, sarà il punto di riferimento per chiunque voglia confrontarsi con le sfide e le opportunità che la fisica quantistica porterà nei prossimi anni.
Sette Progetti, sette Tecnologie Diverse: L’Europa alla Sfida del Computer Quantistico
Il campo della computazione quantistica sta vivendo una fase di espansione esponenziale, con i principali attori globali che si confrontano su un terreno tecnologico in continua evoluzione. In questo contesto, l’Europa non vuole restare indietro e ha messo in campo sei progetti chiave, finanziati dalla Quantum Flagship, una delle iniziative più ambiziose della European Commission per lo sviluppo delle tecnologie quantistiche. Questi sei progetti sono impegnati a sviluppare soluzioni innovative per la realizzazione di computer quantistici, utilizzando approcci diversi e complementari. In questa prospettiva, l’Europa sta cercando di rispondere ai giganti come IBM Quantum e Google, che con le loro soluzioni a base di superconduttori dominano attualmente la scena internazionale.
Il primo di questi progetti, OpenSuperQPlus, rappresenta una risposta diretta agli sviluppi nel campo dei CQ (Quantum Computers) a superconduttori di IBM e Google. Coordinato da Frank Wilhelm-Mauch del Forschungszentrum Jülich, OpenSuperQPlus è focalizzato sullo sviluppo di un computer quantistico che utilizzi qubit a superconduttore, con un’attenzione particolare alla scalabilità e alla stabilità del sistema. Questo approccio punta a creare una piattaforma che possa essere adattata e migliorata in modo continuo, spingendo i limiti di ciò che è attualmente possibile nel settore. La tecnologia dei qubit a superconduttore è tra le più promettenti, poiché si avvicina al punto di realizzare un computer quantistico realmente utile e funzionante su larga scala.
A seguire, SPINUS Project si concentra su un altro approccio fondamentale: l’uso dei qubit di spin in materiali semiconduttori. Questo progetto punta a superare alcune delle sfide associate alla manipolazione dei qubit a superconduttore, come la coerenza e il controllo di precisione. Con questo obiettivo, SPINUS intende sviluppare una piattaforma che potrebbe rappresentare un’alternativa solida per l’industria futura della computazione quantistica, sfruttando materiali più facili da integrare nei processi tecnologici esistenti.
Il progetto Millenion-Quantum esplora un altro approccio interessante, basato sul quantum annealing. Questo metodo si distingue per il suo potenziale nell’ottimizzazione e nella risoluzione di problemi complessi, come quelli legati alla logistica, alla chimica computazionale e alla finanza. La forza di Millenion-Quantum risiede nel tentativo di utilizzare una tecnologia già collaudata, il quantum annealing, ma con un’architettura che migliora significativamente la capacità di risolvere problemi pratici, rendendo la computazione quantistica applicabile in scenari reali e industriali.
Un altro progetto di rilevanza è QLSI, che si concentra sullo sviluppo di una plataforma ibrida che integra diversi approcci fisici. L’idea alla base di QLSI è quella di combinare i vantaggi di più tecnologie, ad esempio i qubit a fotone e i qubit a superconduttore, per ottenere un sistema che sia più robusto e versatile rispetto a un’unica tecnologia. L’idea di integrare diversi sistemi fisici è quella di sfruttare i punti di forza di ciascun approccio, creando una piattaforma che può adattarsi meglio alle necessità di vari settori, come la simulazione molecolare o la crittografia quantistica.
Il progetto PASQuanS2 è focalizzato sulla simulazione quantistica. Le simulazioni quantistiche sono fondamentali non solo per comprendere i fenomeni naturali, ma anche per applicazioni in ambiti come la farmacologia, la chimica e la scienza dei materiali. PASQuanS2 intende sviluppare un sistema che consenta di simulare sistemi fisici complessi con un’accuratezza senza precedenti. Questo tipo di computazione, utilizzando qubit di fotone, promette di aprire nuove strade in campi come la progettazione di farmaci e nuovi materiali, offrendo vantaggi considerevoli rispetto alle tecnologie di calcolo tradizionali.
I Qubit al Germanio: La Chiave per Computer Quantistici Pratici?
Il germanio, spesso considerato il contraltare del silicio nella produzione di chip, sta emergendo come un candidato potente nel campo dell’informatica quantistica. Tradizionalmente relegato al mondo dei semiconduttori, il germanio ha suscitato l’interesse dei ricercatori nell’informatica quantistica per il suo potenziale nel superare uno degli ostacoli più significativi nello sviluppo di processori quantistici scalabili. Solo cinque anni fa è nato il concetto di qubit al germanio basato sullo spin, e ora questa tecnologia è diventata una delle piattaforme più avanzate nel campo in rapida evoluzione delle tecnologie quantistiche basate su semiconduttori.
Ciò che rende particolarmente attraente il germanio nella ricerca di computer quantistici pratici sono le sue proprietà eccezionali, che si prestano bene alla manipolazione delle informazioni quantistiche. Negli ultimi anni, i qubit al germanio basati sullo spin hanno mostrato progressi impressionanti, superando molte altre alternative basate su semiconduttori. Questi qubit, costruiti sulle proprietà uniche dello spin degli elettroni, hanno dimostrato non solo robustezza, ma anche un potenziale di alta precisione nelle operazioni quantistiche.
Le più recenti realizzazioni di questi qubit, come l’esecuzione di algoritmi a quattro qubit e la dimostrazione di un controllo scalabile con una matrice di 16 punti quantistici, sono indicativi del potenziale del germanio nel contesto della computazione quantistica su larga scala. Questi progressi sono fondamentali per il passo successivo: la costruzione di processori quantistici con oltre 1000 qubit, come previsto nel progetto europeo IGNITE, che riunisce tutti i partner che hanno reso possibili questi avanzamenti. L’obiettivo è dimostrare che il germanio rappresenta una piattaforma convincente per i calcoli quantistici, offrendo una strada concreta verso la realizzazione di computer quantistici pratici e scalabili.
Il progetto IGNITE si propone di affrontare una delle sfide più importanti per il futuro della computazione quantistica: la capacità di costruire processori che possano eseguire calcoli con una grande quantità di qubit, in modo efficiente e senza compromettere la coerenza quantistica. La possibilità di scalare i qubit al germanio a numeri così elevati segna un passo significativo verso la realizzazione di computer quantistici che potrebbero avere un impatto trasformativo in settori come la simulazione molecolare, l’ottimizzazione e la crittografia avanzata.
Questa progressione, resa possibile dall’integrazione delle ultime innovazioni nel campo della tecnologia dei semiconduttori e dei materiali quantistici, potrebbe cambiare radicalmente il panorama della computazione, portando il germanio al centro della rivoluzione quantistica. Con il continuo perfezionamento e la scalabilità dei qubit al germanio, ci si avvicina sempre più alla realizzazione di computer quantistici pratici, pronti a svolgere calcoli che oggi sono impossibili per i computer classici.
Infine, EPIQUE, coordinato da Fabio Sciarrino della Sapienza Università di Roma, affronta un ambito particolarmente affascinante della computazione quantistica, quello dei qubit ottici. La tecnologia dei qubit a fotone si basa sull’utilizzo della luce per immagazzinare e manipolare informazioni. Questo approccio presenta il vantaggio di essere estremamente stabile e potenzialmente scalabile, oltre a consentire applicazioni in comunicazioni quantistiche e reti quantistiche. La realizzazione di un computer quantistico basato su fotoni potrebbe rappresentare una vera e propria rivoluzione, specialmente in ambiti come la criptografia quantistica e l’integrazione di sistemi di calcolo su larga scala.
Tutti questi progetti hanno in comune l’ambizione di sviluppare soluzioni che possano realmente portare a una rivoluzione nell’informatica. L’Europa, attraverso questi sei programmi, sta cercando di consolidare un’industria quantistica in grado di competere con le potenze globali, puntando sulla ricerca di soluzioni complementari e variegate. La realizzazione di un computer quantistico sarà il risultato di anni di sviluppo e collaborazione tra scienziati, ingegneri e ricercatori, ed è solo grazie a questo approccio integrato che si potranno superare le difficoltà tecnologiche attuali.
Tommaso Calarco, tra i padri fondatori della Quantum Flagship, durante una intervista ha sottolineato l’importanza di questi progetti, evidenziando come ciascuno di essi stia contribuendo a risolvere aspetti diversi ma cruciali della computazione quantistica. Insieme, questi progetti hanno il potenziale per accelerare il passaggio dalla teoria alla pratica e consentire all’Europa di diventare un leader mondiale in un settore che promette di cambiare radicalmente il panorama tecnologico globale nei prossimi decenni.
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