Computer quantistico fotonico, l’Europa al lavoro per svilupparne uno

Prende il via a partire da oggi, 17 gennaio, il progetto Epique (European Photonic Quantum Computer) per lo sviluppo di un computer quantistico europeo basato sui fotoni. Un’impresa finanziata dalla Commissione Europea con 10 milioni e 340 mila euro, e che coinvolgerà ben 18 partner di 12 diverse nazioni. Ecco di che cosa si tratta.

Che cos’è un computer quantistico

I computer quantistici sfruttano alcune proprietà della meccanica quantistica per ottenere una potenza di calcolo nettamente superiore a quella di un normale computer. Il loro funzionamento si basa sui cosiddetti qubit (quantum bit), ovvero l’unità di informazione quantistica, che nei computer tradizionali corrisponde ai bit. La differenza fondamentale è che i qubit sfruttano l’informazione trasportata da ogni singolo fotone o elettrone e possono assumere, contemporaneamente e con probabilità diverse, qualsiasi combinazione dei valori zero e uno. I processori quantistici possono quindi immagazzinare e trasferire molte più informazioni rispetto ai processori tradizionali basati sui bit, entità binarie che, a seconda del passaggio o meno di corrente elettrica, possono assumere soltanto il valore zero o il valore uno.

Le sfide e i vantaggi della tecnologia fotonica

Lo sviluppo dei computer quantistici, però, è ancora agli albori e presenta diverse sfide. Le strategie possibili per la loro messa a punto sono diverse, e quella dell’utilizzo dei fotoni nel ruolo di qubit è considerata tra le più promettenti. Prototipi di computer quantistici basati su tecnologie fotoniche stanno infatti dimostrando di avere alcuni vantaggi, primo fra tutti quello di presentare un bassa decoerenza dei qubit. Quest’ultima è dovuta all’interazione del sistema quantistico che costituisce il computer con l’ambiente esterno, e determina la perdita di informazioni contenute nei qubit, che passano ad assumere un comportamento binario simile a quello dei bit tradizionali. Inoltre, la tecnologia fotonica può contare su un’infrastruttura relativamente semplice, che non richiede di operare a temperature vicine allo zero come accade invece per i processori a superconduttori.

E proprio su questo tipo di tecnologia si basano alcuni dei dispositivi che ad oggi hanno dimostrato di aver raggiunto il cosiddetto vantaggio quantistico, inteso come la capacità di un computer quantistico di eseguire un processo di calcolo di fatto impossibile per un computer tradizionale.

Il progetto Epique

Epique è uno dei sei progetti, basati su altrettante soluzioni tecnologiche, ideati per sviluppare fisicamente un computer quantistico europeo nell’ambito della Quantum Flagship, lanciata dalla Commissione Europea nel 2018. I partner italiani di Epique sono l’Università Sapienza di Roma, il Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr) e l’Università degli Studi di Firenze. Molti sono poi i partner internazionali, con il coinvolgimento di Francia, Paesi Bassi, Germania, Danimarca, Portogallo, Polonia, Austria, Repubblica Ceca, Irlanda e Belgio. “Integrando i progressi sia nelle tecnologie che sugli algoritmi – spiega Fabio Sciarrino, docente presso il dipartimento di fisica della Sapienza e coordinatore di Epique – ci concentreremo sullo sviluppo di un percorso verso una piattaforma innovativa di calcolo quantistico. L’impatto delle tecnologie che svilupperemo potrà anche influenzare altre aree di applicazione delle tecnologie quantistiche, come il rilevamento quantistico e la metrologia”.