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L’Europa e il “mondo quantistico”. Ecco il piano decennale

1 miliardo di euro di investimenti e ora anche una roadmap a 10 anni. Ecco come l'Europa intende salire sul carro delle tecnologie quantistiche.

Una delle nuove frontiere del mondo tecnologico riguarda l'uso delle leggi della fisica quantistica per creare, tra le tante cose, computer più potenti e sistemi di comunicazione migliori. La corsa verso la conquista del mondo quantistico ha finora visto Cina e Stati Uniti in prima fila, con l'Europa fanalino di coda.

Nel 2016 la Commissione Europea annunciava un investimento di 1,1 miliardi di euro nel programma di ricerca Quantum Technology Flagship, con l'obiettivo di sviluppare tecnologie quantistiche nei campi della comunicazione, simulazione, informatica e rilevazione. A distanza di quasi due anni arriva un documento di 150 pagine chiamato "European Quantum Technologies Roadmap". Al suo interno gli obiettivi per i prossimi 10 anni.

europe

In che modo l'Europa può recuperare terreno sul resto del mondo e trovare una propria dimensione nel futuro mondo quantistico? Investendo denaro chiaramente, ma anche concentrandosi su alcune aree in particolare, come lo sviluppo di software quantistico e di soluzioni per il controllo quantistico. Senza però snobbare tutto il resto. Proviamo quindi a capire, in estrema sintesi, in che direzione andranno gli investimenti e le possibili opportunità lavorative.

Tra le aree di attenzione c'è ovviamente quella delle comunicazioni quantistiche, ossia la possibilità di inviare dati da un punto all'altro con una privacy senza precedenti, assicurata dalle leggi della fisica che rendono non intercettabile e criptabile il dato, se non al giusto ricevente. La sicurezza delle comunicazioni è un tema di primaria importanza in un mondo sempre più connesso e digitalizzato.

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Gli attuali sistemi di comunicazione quantistica sono costosi e complessi da gestire e far funzionare. Affinché si diffondano è necessario renderli più gestibili. La Commissione prevede che "nei prossimi tre anni" assisteremo allo "sviluppo di sistemi autonomi [di comunicazione quantistica] su distanze metropolitane che offriranno bassi costi di implementazione, alti tassi di sicurezza e multiplexing". Parallelamente i ricercatori lavoreranno per estendere la distanza delle comunicazioni, per ora solo connessioni punto – punto di circa 100 chilometri.

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"Nel corso dei prossimi 6 anni vedremo probabilmente [sistemi di comunicazione quantistica] in grado di coprire lunghe distanze attraverso nodi sicuri, sistemi ad alta quota o satelliti, così come reti intracomunitarie multi-nodo o commutabili. Il tutto richiederà l'avvio di progetti infrastrutturali su larga scala".

computer quantistico

Per quanto riguarda il calcolo quantistico, la roadmap parla di come poter raggiungere e superare i 100 qubit. Nel documento si citano cinque potenziali soluzioni, come la memorizzazione delle informazioni in ioni intrappolati in un campo magnetico o in nuclei atomici inseriti in silicio o carbonio, nel flusso di corrente tramite piccoli circuiti superconduttori o in fotoni che viaggiano lungo circuiti fotonici.

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Una terza area di investimento riguarda il settore della simulazione delle complesse proprietà quantistiche per creare tecnologie sempre migliori. Il documento parla anche di una quarta area, il rilevamento quantistico e la metrologia. L'idea di fondo è che per sfruttare "il mondo quantistico" bisogna misurarlo e rilevarlo con estrema precisione. Insomma, gli orologi quantistici devono essere più precisi, i sensori atomici più sensibili e i sensori optomeccanici migliori.

La roadmap conta anche due nuove aree di interesse. La prima è il controllo quantistico, cioè la capacità di manipolare sistemi quantistici usando campi elettromagnetici esterni o forze. In altre parole, si tratta di stimolare i sistemi quantistici con onde radio e raggi laser per farli comportare in modi specifici. I ricercatori contano che tutto questo consentirà, tra le altre cose, il calcolo e la simulazione quantistica su larga scala.

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La seconda nuova area riguarda lo sviluppo di software quantistico, cosa non certo facile perché i qubit possono essere 0, 1 o entrambi nello stesso momento – e questo è il vantaggio dell'informatica quantistica, perché i qubit permettono di fare molti più calcoli in parallelo. Si tratta perciò di trovare "gli algoritmi giusti".

Questa roadmap fissa quindi dei paletti, ma rimane da capire come l'Europa riuscirà a mettere a frutto gli investimenti sul territorio, ossia come prenderà quel miliardo di euro per creare un effetto virtuoso – tecnologia, occupazione, competenze – nel Vecchio Continente.


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