La prima misura su computer quantistico in italia apre la strada al programma dello spoke 10 di icsc

Rafforzare le capacità tecnologiche e la competitività dell’Italia nei settori strategici del calcolo ad alte prestazioni (HPC), dei Big Data e del calcolo quantistico è la missione principale del Centro Nazionale ICSC. L’obiettivo è valorizzare e integrare le risorse già presenti nel Paese, creando un sistema coordinato capace di sostenere innovazione, ricerca e sviluppo tecnologico.

Il modello adottato da ICSC prevede il coinvolgimento diretto del mondo produttivo nel processo di sviluppo di nuove applicazioni, favorendo uno scambio continuo di competenze tra ricerca scientifica e industria. Questo approccio consente di orientare le attività in base alle esigenze reali del sistema industriale e rappresenta una scelta strategica soprattutto nel settore del calcolo quantistico, dove grandi player globali come IBM, Google e Amazon hanno già acquisito un significativo vantaggio tecnologico.

In questo contesto si inserisce il caso emblematico dell’Università di Napoli Federico II, che grazie a una strategia basata su collaborazioni internazionali e partnership industriali è diventata un polo di riferimento per il calcolo quantistico in Italia. Le competenze acquisite confluiscono oggi nel progetto di realizzazione di un computer quantistico scalabile basato su piattaforma superconduttiva, destinato a ospitare processori quantistici a disposizione della comunità ICSC, in particolare dei gruppi di ricerca dello Spoke 10, dedicato al calcolo quantistico.

Questa attività ha già portato all’integrazione e all’utilizzo di un processore quantistico superconduttivo a 5 qubit, raffreddato in un criostato a diluzione a temperature prossime allo zero assoluto (10 milliKelvin). Presso i laboratori di Computazione Quantistica del Dipartimento di Fisica “E. Pancini” è stata eseguita la prima misura tramite algoritmo ibrido, segnando un traguardo rilevante per il programma di ICSC e per il posizionamento dell’Italia nel panorama del quantum computing.

Tra le principali tecnologie quantistiche, la piattaforma superconduttiva in alluminio rappresenta oggi lo standard più utilizzato a livello globale, come dimostrano i sistemi sviluppati da Google e IBM. Questi dispositivi permettono di realizzare qubit superconduttivi attraverso le giunzioni Josephson, componenti fondamentali in grado di generare e controllare stati quantistici su scala macroscopica.

L’Università di Napoli Federico II ha ottenuto risultati significativi nello sviluppo e nell’applicazione di queste tecnologie, affermandosi come centro italiano di eccellenza per il calcolo quantistico superconduttivo. Grazie a una lunga tradizione di ricerca nella superconduttività, il gruppo guidato dal professor Francesco Tafuri ha sviluppato soluzioni caratterizzate da scalabilità, integrazione con tecnologie standard e forte apertura verso collaborazioni internazionali.

Un esempio concreto di questa strategia è la collaborazione con Seecq, azienda statunitense specializzata in tecnologie quantistiche, che nel 2017 ha aperto una sede operativa a Napoli dando vita a un laboratorio congiunto con la Federico II. Da questa partnership è nata una piattaforma quantistica superconduttiva, misurata grazie a strumenti e algoritmi sviluppati internamente, che rappresenta il primo passo verso una facility avanzata per microprocessori quantistici di capacità superiori.

Ulteriori risultati sono arrivati dalla collaborazione con Quantware, che ha consentito l’esecuzione di un algoritmo ibrido nella prima macchina quantistica pubblica in Italia basata su piattaforma superconduttiva. Questo traguardo apre la strada alla realizzazione di un nuovo laboratorio di calcolo quantistico a Napoli, dotato di infrastrutture in grado di ospitare sistemi da almeno 20 qubit e di testare nuove architetture hardware.

Il laboratorio, operativo dall’inizio del 2024, metterà a disposizione dello Spoke 10 di ICSC una piattaforma tecnologica nazionale per il miglioramento dell’hardware quantistico, lo sviluppo di sistemi di controllo avanzati e la sperimentazione di processori quantistici ibridi, basati su fotoni, atomi o ioni.

Secondo Simone Montangero, co-leader dello Spoke 10, la struttura di Napoli è una delle quattro infrastrutture italiane dedicate alle diverse piattaforme di calcolo quantistico, insieme a quelle sviluppate a Roma, Firenze e Padova. Queste attività si affiancano alla ricerca su software quantistico e middleware, componenti essenziali per l’interazione efficiente con i qubit.

Il percorso avviato dal Centro Nazionale ICSC e dallo Spoke 10 mira alla costruzione di un ecosistema italiano del calcolo quantistico, basato su ricerca di base, formazione avanzata e collaborazione con l’industria. L’obiettivo non è competere direttamente con i grandi colossi internazionali, ma rendere l’Italia competitiva nello sviluppo dell’hardware quantistico, contribuendo in modo originale allo sviluppo europeo delle tecnologie quantistiche del futuro.