Venti istituzioni aiuteranno gli Stati Uniti a entrare nella rivoluzione quantistica. Sono tutte americane tranne una: l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), il centro italiano con un livello di competenza riconosciuto a livello mondiale e gli avanzati laboratori del Gran Sasso. Collaborerà con il Fermi National Accelerator Laboratory di Chicago (FermiLab), il laboratorio a cui il dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha concesso un finanziamento da 115 milioni di dollari per guidare uno dei cinque centri nazionali con cui si vuole avanzare nella scienza dell’informazione quantistica. Il progetto rientra nella “National Quantum Initiative”, lanciata da Washington nel 2018 con un piano da 625 milioni e supportata in modo bipartisan dalla politica americana.
IL PROGETTO
In particolare, il finanziamento (erogato in cinque anni) andrà al centro di ricerca “Superconducting Quantum Materials and Systems Center” (Sqms) del FermiLab dove già lavorano 150 ricercatori italiani. All’Sqms partecipano venti istituzioni, compreso l’Infn presieduto da Antonio Zoccoli. Italiane anche le origini di Anna Grassellino, ricercatrice che ha iniziato la carriera proprio all’Infn e che guiderà l’Sqms. Il centro di ricerca dovrà sviluppare un computer quantistico d’avanguardia con prestazioni mai raggiunte finora basato su tecnologie superconduttive. Tra gli obiettivi anche lo sviluppo di sensori quantistici con importanti applicazioni in fisica fondamentale, in particolare nella ricerca sulla materia oscura e altre particelle esotiche.
IL RUOLO DELL’INFN ITALIANO
L’Infn italiano riceverà un contributo di circa 1,5 milioni di dollari, e contribuirà al progetto grazie al suo know-how competitivo a livello mondiale nei campi coperti dal progetto americano. D’altra parte, l’Sqms americano vuole realizzare di una struttura per misure, test e validazione di dispositivi quantistici presso i laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Infn, unici al mondo per compiere attività a bassissime radioattività ambientali. Per l’istituto italiano, l’impiego dei dispositivi del progetto Sqms consentirà di sviluppare rivelatori più sensibili per l’osservazione di particelle esotiche che potranno essere impiegati, ad esempio, in esperimenti sulla materia oscura. In prospettiva, si potrebbero rivoluzionare le metodologie di analisi dei dati dei grandi esperimenti presso gli acceleratori. Inoltre, le impressionanti prestazioni di calcolo potranno fornire un contributo sostanziale anche in altri ambiti tecnico-scientifici, quali ad esempio la biologia e le biotecnologie.
IL COMMENTO DI ZOCCOLI…
“L’Istituto nazionale di fisica nucleare italiano collabora con successo con il FermiLab da più di 40 anni ed è una grande soddisfazione per noi essere parte dello straordinario team Sqms”, ha detto il presidente Zoccoli. “Grazie al suo elevato know-how scientifico e tecnologico, e tenendo conto del ruolo dei Laboratori nazionali del Gran Sasso, il più grande laboratorio sotterraneo dedicato alla fisica astroparticellare e uno dei luoghi a più bassa radioattività al mondo, l’Infn come partner di questo progetto porterà il suo significativo contributo al progresso non solo della fisica fondamentale ma anche della scienza e della tecnologia quantistiche”.
IL VALORE DEL QUBIT
“La ricerca nell’ambito delle tecnologie quantistiche conta oggi sforzi di enorme portata in tutto il mondo”, spiega l’Infn in una nota. E infatti, oltre all’iniziativa americana, in parallelo si sta muovendo l’Europa con obiettivi simili attraverso la Quantum Flagship, supportata dall’Ue nell’ambito di Horizon2020 e Horizon Europe. Al centro delle potenzialità rivoluzionarie del quantum computing, c’è il “qubit”, l’elemento base di un computer quantistico. “Se un bit classico immagazzina un valore binario (0 oppure 1), un qubit, sfruttando le leggi della meccanica quantistica, può immagazzinare un’arbitraria sovrapposizione di stati di 0 e di 1”, spiega l’istituto italiano. “Le tecnologie sviluppate dalla fisica fondamentale per gli acceleratori possono essere utilizzate per realizzare nuovi tipi di qubit, capaci di conservare intatta l’informazione immagazzinata per tempi molto più lunghi di quanto sia possibile attualmente, consentendo così l’applicazione dei computer quantistici alla risoluzione di problemi estremamente complessi”.
