Il progetto QuantumEdge mira a superare i limiti dei computer tradizionali utilizzando una tegnologia basata sulle interazioni luce-materia. Il computer quantistico di Cisterna sarebbe infatti uno dei primi computer al mondo a base fotonica.
Gli obiettivi di QuantumEdge: un computer quantistico per la ricerca, le aziende e la scuola
Il progetto prevede lo sviluppo parallelo di tre piattaforme:
- QuantumEdge Core – una versione compatta e da banco, pensata per scuole, laboratori e startup;
- QuantumNova – una versione professionale per aziende e centri di ricerca;
- QuantumTitan – un supercomputer quantistico fotonico di nuova generazione, in grado di ospitare oltre 4000 unità operative chiamate qubit.
Un qubit trasmette molte più informazioni dei bit dei normali computer sulle nostre scrivanie. Se un bit ha solo due valori, 0 e 1, potremmo dire che un qubit ha tutti i valori compresi fra 0 e 1, ovvero un’infinità di valori!
Questa è una semplificazione, poiché la matematica dietro i qubit riguarda piuttosto le probabilità di avere 0 o 1, ma come semplificazione può rendere l’idea delle innumerevoli decisioni che si possono prendere con i qubit rispetto ai bit.
Questo significherebbe che un singolo qubit potrebbe trasportare moltissime informazioni, rendendo i processi di un computer quantistico estremamente più veloci di un computer tradizionale.
Se si considera che i maggiori computer quantistici al mondo hanno al massimo qualche centinaia di qubit, i 4000 qubit di QuantumTitan sarebbero una vera rivoluzione!
Afferma il Prof. Frattale Mascioli:
“Ci muoviamo su una frontiera tecnologica ancora inesplorata, ma con strumenti solidi e una visione chiara. Questa collaborazione tra ricerca scientifica universitaria e impresa è un’opportunità unica per fare dell’Italia un punto di riferimento nell’hardware quantistico.”
La novità del computer quantistico di Cisterna sono i fotoni!
A livello mondiale in questo momento i maggiori computer quantistici utilizzano come base per i qubit un sistema di superconduttori.
I superconduttori sono materiali che a bassissime temperature trasmettono segnali molto velocemente, con quasi zero resistenza da parte del materiale.
Ma il computer quantistico di Cisterna non andrà in questa direzione: i qubit saranno rappresentati da fotoni!
Un fotone è considerato il “corpuscolo della luce”. La luce ad oggi è considerata sia composta da onde che da materia, ovvero i fotoni. Quando un fotone si polarizza crea un campo elettrico verticale (V) o orizzontale (O), che verranno chiamati 0 e 1.
Un computer quantistico fotonico utilizza i fotoni come qubit, che potranno rappresentare tutte le probabilità di avere 0 o 1, spesso indicate con una sfera.
L’utilizzo dei fotoni dovrebbe ridurre i costi di realizzazione, in quanto essi non hanno bisogno di basse temperature come i superconduttori, diminuendo inoltre le interferenze ambientali.
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In particolare QuantumEdge utilizza polaritoni, ovvero un ibrido fra luce e materia, molto meno ingombrante e più stabile dei sistemi tecnologici ora in uso. I polaritoni hanno ottime proprietà idrodinamiche, tra cui, in determinate circostanze, la superfluidità.
Come far scorrere dell’acqua in un tubo è più semplice che far scorrere una sostanza più densa, ad esempio della marmellata, così un flusso di polaritoni scorrerà meglio di altre particelle.
Dalla teoria alla pratica: QuantumEdge quando si realizzerà?
Gaetano Natoli, l’ideatore del progetto di QuantumEdge, ci spiega che i primi test e la costruzione dei prototipi verranno effettuati in laboratori specializzati sul territorio di Cisterna.
Ci sarà una prima fase di validazione della componente ottica, seguita dallo sviluppo della memoria quantistica e della logica modulare.
Natoli stima dei tempi di sviluppo di 12-18 mesi per il prototipo, anche se potrebbero esserci modifiche dei tempi in futuro.
Dice Gaetano Natoli:
“La computazione quantistica ha bisogno di visione e coraggio. QuantumEdge è una risposta concreta, costruita su basi solide. Siamo pronti a realizzarla qui, partendo da Cisterna”.
Il team di Natoli è infatti in cerca di alleanze strategiche per dare vita alla prima startup italiana nel settore dei computer quantistici a polaritoni.
Considerando l’investimento di 10 milioni di euro che fu necessario per cominciare la progettazione di Epique, un computer quantistico fotonico europeo, la strada dei finanziamenti è ancora lunga. Epique ha infatti avuto come partner internazionali 12 nazioni europee e la stessa Università Sapienza di Roma.
Ci si augura che il progetto di Natoli avrà a sua volta importanti finanziamenti. L’idea è innovativa, la teoria è solida, i costi progettati sono minori che in altri supercomputer.
Questo progetto potrebbe rivelarsi una vera rivoluzione per la computazione quantistica globale, aiutando lo sviluppo di altre discipline, dall’IA alla robotica, dalla simulazione molecolare alla medicina, dalla meteorologia all’esplorazione spaziale.
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