Una nuova era inizia dai laboratori del Dipartimento di Fisica ‘E. Pancini’ dell’Università Federico II. Nella struttura scientifica è in dirittura d’arrivo il primo computer quantistico pubblico italiano a stato solido.
Progetto che porta con sé una carica di innovazione dalle potenzialità e attuazioni rivoluzionarie. In più declinabili in tutti i settori, dall’economia alle scienze sociali. Inoltre sarà un particolare evento della Federico II e della Campania.
La messa a punto della nuova tecnologia procede a tutto ritmo, nelle ultime settimane è stato eseguito con successo il primo algoritmo ibrido classico/quantistico. Il computer usa al momento, ricorda il dipartimento di Fisica, un processore a 5 bit quantistici (qubit) a superconduttore raffreddato in un criostato a diluzione a temperature vicine allo zero assoluto (10 milliKelvin).
Sinergie tra ricerca e industria Questo primo esperimento si basa su competenze radicate alla Federico II in elettronica quantistica superconduttiva e fenomeni quantistici macroscopici ed è stato possibile grazie alla collaborazione con l’industria Quantware che ha realizzato il processore.
Il team dei professori
Il gruppo guidato dai Professori Francesco Tafuri e Giovanni Piero Pepe ha progettato e assemblato il set-up sperimentale, integrato il processore quantistico e sviluppato i protocolli di misura con contributi fondamentali fra gli altri dei ricercatori Davide Massarotti, Halima Giovanna Ahmad, Domenico Montemurro e del dottorando Pasquale Mastrovito. “L’algoritmo, basato su metodologie di intelligenza artificiale”, prosegue la nota dipartimento di Fisica, “è stato progettato e implementato dal professor Giovanni Acampora e dalla ricercatrice Autilia Vitiello, anche grazie al contributo dei dottorandi Roberto Schiattarella e Angela Chiatto, e minimizza l’effetto del ‘rumore quantistico’ rendendo il calcolo più affidabile e utilizzabile in contesti operativi reali”.
Rivoluzione divenuta realtà
L’algoritmo è stato testato con successo sul computer quantistico Unina, validando i risultati preliminari ottenuti su un simulatore quantistico dell’IBM.
Il calcolo quantistico è ormai una realtà di importanza cruciale e la piattaforma a superconduttori tracciata da colossi industriali quali Ibm, Google e Rigetti è consolidata. “Basti pensare” annota con orgoglio l’università, “alla prima dimostrazione del vantaggio quantistico nel 2019 realizzato da Google: il computer quantistico Sycamore a 57 qubit ha risolto in 200 secondi un problema che avrebbe richiesto in un computer classico 10,000 anni per la sua risoluzione”.
I fondi Pnrr per la ricerca
Questo esperimento segue un percorso scientifico cominciato anni fa, che ha visto come passaggio fondamentale la prima misura in Italia di un qubit superconduttivo nel 2020, in collaborazione con l’industria SeeQC, che lo scorso aprile ha fornito la prima dimostrazione di computazione quantistica digitale superconduttiva.
“I successi di questi giorni sono l’inizio di una nuova era”, evidenzia il dipartimento di Fisica, “con la costruzione in corso di un nuovo e più potente computer quantistico con numero di qubit superiore a 20 e scalabile almeno fino a 100, presso un nuovo laboratorio del Dipartimento di Fisica”. Il nuovo computer quantistico sarà operativo dalla prima metà del 2024 ed è in gran parte finanziato con fondi PNRR dal Centro Nazionale “High Performance Computation (HPC), Big Data and Quantum Computing”.
Competenze, nuova frontiera
Questa infrastruttura pubblica è unica in Italia e include un indotto di competenze di frontiera sulla computazione quantistica, dalla progettazione dei sistemi, dei componenti e dei circuiti alla misura, alla realizzazione di protocolli e di algoritmi quantistici, al funzionamento dei processori modulari a multi-qubit, alimentato anche da collaborazioni con industrie emergenti del settore. Il computer deve essere “aperto” per poter essere modulare ed avviare fasi di ricerca e sviluppo comuni fra Industria, Università ed Enti di Ricerca.
Napoli protagonista
Oggi i processori quantistici sono fabbricati in “fonderie” di eccellenza e non in Italia; c’è l’ambizione per il futuro di fabbricarli anche in Italia, e nella fattispecie presso il nascente laboratorio interdisciplinare di micro e nanofabbricazione UniNAno, che sarà operativo nel 2024 presso il Centro di Servizi Metrologici e Tecnologici Avanzati (Ce.S.M.A.). Qui sarà possibile realizzare anche i nuovi processori quantistici al momento a livello prototipale, ideati a Napoli, focus del progetto dell’European Innovation Council Pathfinder “Ferromon” appena finanziato dalla Comunità Europea, con capofila Unina e partecipazione di varie industrie Europee.
