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Progetto Q@TN, la seconda rivoluzione quantistica parte (anche) dall’Italia

29 novembre 2018 | Scritto da La redazione

Abbiamo intervistato il professor Gianluigi Casse, responsabile del progetto Q@TN che unisce attitudini e capacità nel campo della meccanica quantistica di tre istituti d’eccellenza italiani.

Se la prima rivoluzione quantistica ci ha portato in dono strumenti come i superconduttori, il laser e i nostri smartphone, il secondo capitolo di questo fenomeno, di cui siamo alle porte, ha un potenziale immenso, ancora in parte da svelare. E in prima fila per questa seconda rivoluzione quantistica ci sarà anche il progetto Q@TN, frutto della collaborazione tra Università di Trento, Fondazione Bruno Kessler e Consiglio Nazionale delle Ricerche, che oltre a designarsi come punto di riferimento italiano per la ricerca in ambito quantistico, sarà anche uno degli attori principali dell’iniziativa “Quantum Flagship” della Commissione Europea.

Abbiamo discusso di Q@TN con il professor Gianluigi Casse, responsabile del progetto e direttore del Centro dei Materiali e dei Microsistemi della Fondazione Bruno Kessler.

 

In cosa consiste il progetto Q@TN e come è stato sviluppato?

Il progetto Q@TN è nato dagli sforzi di tre istituzioni, la Fondazione Bruno Kessler, l’Università di Trento e il Consiglio Nazionale delle Ricerche. All’interno di questi istituti ci sono notevoli attitudini, capacità e conoscenze nell’ambito delle tecnologie quantistiche, che ognuno già esercitava individualmente, con una grande dose di complementarietà rispetto agli altri istituti. È stato naturale pensare a un laboratorio congiunto in cui queste capacità potessero essere messe a fattor comune per portare la competitività della ricerca trentina a un livello internazionale.

 

Facciamo un po’ di chiarezza: di cosa parliamo quando parliamo di quantistica? Quali sono le sue applicazioni nella vita di tutti i giorni?

È una teoria estremamente completa del mondo dell’infinitamente piccolo. La meccanica quantistica è la teoria che esprime meglio la natura nelle sue componenti più microscopiche: le equazioni della meccanica quantistica descrivono il comportamento degli elettroni, degli atomi, e anche dei loro componenti più piccoli.

Potrebbe sembrare qualcosa di molto lontano dalla vita quotidiana, qualcosa che si usa solo negli esperimenti di fisica, ma in realtà le conseguenze dello studio e dello sviluppo della meccanica quantistica ce le abbiamo in tasca tutti, nei nostri smartphone. Per esempio, anche la fisica dei semiconduttori, che sottende la microelettronica e i laser, discende dalla meccanica quantistica. In sostanza, è ben presente in oggetti di consumo quotidiano come i computer, i telefoni, i laser, etc..

 

A che punto è oggi la ricerca nell’ambito delle scienze e tecnologie quantistiche? La Cina, per esempio, negli ultimi anni ha deciso di investire molto in questo ambito – qual è la situazione invece in Italia e in Europa?

Bisogna considerare che, nel mondo, molti investimenti nello sviluppo di tecnologie quantistiche sono fatti da privati. La Cina negli ultimi anni ha investito soprattutto in comunicazioni quantistiche, ovvero comunicazioni sicure, su lunga distanza. Google, che è una società privata, ha investito più o meno la stessa quantità di denaro per sviluppare un computer quantistico. È abbastanza facile capire perché: con il passaggio da un computer classico a uno quantistico, il miglioramento di prestazioni sarebbe colossale. La situazione in Italia è meno omogenea, perché ci sono molti istituti che si occupano di tecnologie quantistiche, ma non c’è un finanziamento specifico che individui una certa quantità di fondi per gestire a livello centrale, nel panorama italiano, lo sviluppo di queste tecnologie. Anche in Europa la situazione è simile, o meglio lo è stata fino alla creazione del progetto flagship che fino al 2020 metterà a disposizione dei fondi per la ricerca in ambito quantistico: inizialmente si era parlato di 1 miliardo in 10 anni, ma probabilmente sarà di più. In ogni caso, è il segno che l’Europa ha recepito l’esigenza di investire nelle scienze e nelle tecnologie quantistiche.

 

A questo proposito, può spiegarci meglio in cosa consiste il progetto “Quantum Flagship” che la Commissione Europea lancerà nei prossimi mesi?

Questa iniziativa dell’UE propone di dare una spinta molto forte alle scienze e tecnologie quantistiche applicate su diversi pillar, dai sensori quantistici al quantum computing e quantum communication. Noi, come Q@TN, siamo presenti con delle ricerche su tutti questi settori: le azioni del laboratorio congiunto ci permetteranno di inserirci, grazie alle forti competenze, nei network europei in modo da affrontare lo sviluppo di tecnologie quantistiche avanzate con maggiore successo. Infatti, l’azione sul territorio è importante ma non può essere isolata dalle azioni a livello continentale.

 

Q@TN nasce dagli sforzi congiunti di Università di Trento, FBK e CNR: qual è stato il ruolo di ognuno di questi attori?

Diciamo che è stato riconosciuto un ruolo diverso e definito per ciascuno di questi istituti, grazie alla complementarietà che caratterizza i progetti di ricerca di ognuno di loro. Con Q@TN si è capito è che c’è bisogno di mettere a frutto questa complementarietà per portare avanti una progettualità avanzata. Infatti, i finanziamenti che Q@NT ha ottenuto sono utilizzati per creare dei progetti che sono rigorosamente congiunti tra i diversi istituti: in ciascuno di questi progetti sono coinvolti tutti gli istituti.

 

Come prevede evolveranno le tecnologie quantistiche in futuro?

Le scienze e le tecnologie quantistiche sono qua per rimanerci. Molto del loro futuro, in realtà, è ancora tutto da immaginare. Non è difficile pensare agli effetti che il quantum computing potrà avere forse tra un decennio, ma alcune conseguenze dello sviluppo di questa tecnologia saranno visibili già molto prima. Per esempio, le tecnologie quantistiche potranno essere utilizzate per rendere il trasferimento dei dati più sicuro, non intercettabile. Oppure, nell’ambito della sensoristica, i sistemi di scanning medico potrebbero essere potenziati da sensori quantistici, e anche questo in tempi relativamente vicini.

La grande forza delle applicazioni di queste tecnologie quantistiche non riusciamo ancora a vederla nella sua interezza. Per questo viene chiamata “seconda rivoluzione quantistica”: la prima è quella che menzionavo prima, che ha portato a tecnologie come i superconduttori o i laser, che si basano su effetti collettivi di oggetti quantistici. La seconda rivoluzione, invece, va a isolare ciascuno di questi oggetti quantistici (il singolo elettrone, il singolo atomo) per poterne sfruttare i comportamenti per scopi tecnici o scientifici. E le conseguenze di tutto questo non sono facilmente prevedibili ad ora: chissà quanto altro ci verrà nel piatto grazie agli sforzi di ricerca in questo ambito.

La redazione
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