Un’architettura scalabile, già predisposta per l’estensione a svariate centinaia di qubit. È questo ciò che offre la piattaforma per il calcolo quantistico del Consiglio Nazionale delle Ricerche inaugurata ieri presso il Campus Scientifico dell’Università di Firenze a Sesto Fiorentino.
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Il risultato di una sinergia
Basata su una tecnologia che utilizza atomi neutri per il calcolo quantistico digitale, la piattaforma è stata finanziata nell’ambito delle attività dello Spoke 10 ‘Quantum Computing’ di Icsc – Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing.
Il sistema è il risultato della collaborazione tra il Cnr, e in particolare l’Istituto Nazionale di Ottica (Cnr-Ino), e l’Università degli Studi di Firenze, nel contesto del partenariato nazionale National Quantum Science and Technology Institute (Nqsti). Questa sinergia ha portato allo sviluppo di tecnologie all’avanguardia 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 aggiunge alle risorse a disposizione della comunità scientifica italiana, fornendo un ulteriore e fondamentale strumento per la formazione di nuove competenze e l’esplorazione delle frontiere dell’informatica quantistica e delle sue applicazioni.
Come funziona la piattaforma ad atomi neutri
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. La piattaforma dispone già dei sistemi necessari per produrre atomi ultrafreddi e della luce necessaria per il loro intrappolamento, e si avvia ora verso la cattura e il controllo di singoli atomi.
In una fase successiva, ulteriori laser consentiranno 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. 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.
I vantaggi per l’ecosistema europeo
Come accennato, la realizzazione della piattaforma è frutto della collaborazione tra il Cnr-Ino e il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università degli Studi di Firenze e delle riconosciute competenze che rendono il capoluogo toscano uno dei centri di eccellenza mondiale nel campo dell’ottica quantistica. 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 Pnrr si consolida dunque l’integrazione dell’Italia nel futuro Quantum Internet Europeo.
“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”, commenta Francesco Cataliotti, responsabile scientifico delle attività quantistiche del Cnr nel Pnrr e docente del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università degli Studi di Firenze.
“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”, aggiunge Debora Berti, Prorettrice alla Ricerca dell’Università di Firenze.
Un passo decisivo per la realizzazione del calcolo quantistico
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, consentendo, 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.
“Questa inaugurazione segna un ulteriore passo verso l’autonomia del Paese in un settore strategico come quello del calcolo quantistico”, sottolinea Antonio Zoccoli presidente del Centro Nazionale Icsc. “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 infatti 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”.
