Si chiama Qolossus 2.0, un nome che rende omaggio a Colossus, il computer che segnò la storia dell’informatica e anche un po’ la Storia, riuscendo a decifrare i messaggi cifrati che Hitler scambiava con i generali nazisti. Qolossus 2.0 vuole, invece, un posto nella storia (ancora agli albori) del quantum computing: è il primo quantum PC fotonico italiano modulare. Ovvero un sistema di calcolo quantistico, modulare, che usa i fotoni per rappresentare ed elaborare i qubit.
Il primato spetta a Roma, o meglio al centro di ricerca dell’Università Sapienza, che ha appena annunciato ufficialmente Qolossus 2.0, ora che il sistema di calcolo è pienamente operativo. Il progetto è nato in seno all’ICSC – Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing (uno dei cinque centri nazionali istituiti con il PNRR), sotto il coordinamento dell’Università Sapienza e all’interno del suo Quantum Lab. Hanno contribuito al progetto i gruppi di ricerca dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Milano (CRN) e dell’Università di Pavia.
“L’obiettivo principale di questa iniziativa è validare lo sviluppo Made in Italy delle varie componenti di un processore quantistico: dalle sorgenti di singoli fotoni, ai circuiti integrati fino alla caratterizzazione efficiente degli stati quantistici”, ha spiegato Fabio Sciarrino, direttore del Quantum Lab dell’ateneo romano. Qolossus 2.0 sarà utilizzato per mettere a punto e valorizzare nuovi algoritmi e protocolli, stando alle dichiarazioni. Inoltre i ricercatori lavoreranno per potenziare la sua architettura, “in termini di complessità e di inter-connettività fra diversi dispositivi”, ha precisato Sciarrino.
I vantaggi della fotonica
Un sistema di quantum computing basato su fotoni, anziché su elettroni, dà alcuni potenziali vantaggi: l’integrazione con le comunicazioni quantistiche (basate proprio su fotoni) è più facile, ed è anche più semplice gestire l’operatività del computer, perché non occorre lavorare a bassissime temperature. Il calcolo basato su fotoni, una volta perfezionato, potrà dare vantaggi sostanziali in termini sia di prestazioni sia di efficienza energetica.
Nello specifico, Qolossus 2.0 si distingue per la sua capacità di processare sia i qubit, cioè l’unità di informazione minima dei computer quantistici, sia i qudit, ovvero unità che possono assumere più di due stati e dunque veicolare più informazioni. Il progetto è un orgoglio nazionale anche perché tutto italiano è il processore che alimenta il “supercervello”, sviluppato dai ricercatori dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CRN: al suo interno sono presenti dei circuiti ottici dove viaggiano e interagiscono i singoli fotoni. “Grazie ad una tecnologia di nanofabbricazione, sviluppata all’interno del CNR negli ultimi 20 anni, che utilizza impulsi laser molto brevi per scrivere i circuiti ottici in vetro, siamo in grado di realizzare dei processori fotonici allo stato dell’arte rispetto al panorama mondiale”, ha illustrato Roberto Osellame, direttore del team che ha realizzato il processore. I ricercatori dell’Università di Pavia hanno contribuito, invece, sviuppando delle sorgenti di luce quantistica basate su chip con guide a spirale, collegate tramite fibre ottiche con il processore.
Un dettaglio di Qolossus 2
Le ambizioni italiane nel quantum computing
“Qolossus 2.0 non è soltanto un nuovo computer quantistico fotonico, è un risultato che ci parla del futuro del nostro Paese e del ruolo che Sapienza vuole e deve continuare a svolgere nella sua costruzione”, ha dichiarato la rettrice della Sapienza, Antonella Polimeni. “Le tecnologie quantistiche sono un terreno sul quale si gioca la credibilità scientifica e strategica del nostro Paese. La ricerca è la lingua più autorevole che l’Italia e l’Europa possano parlare nel mondo, ed è una lingua che si fonda su risultati verificabili, su processi trasparenti e sulla capacità, tipica del nostro Paese, di unire tradizione scientifica, visione culturale e responsabilità civile”.
Ma Qolossus 2.0 è solo uno dei traguardi fissati dalla “Strategia italiana per le tecnologie quantistiche”, ideata dal Ministero dell’Università e della Ricerca in collaborazione con i ministeri delle Imprese e del Made in Italy, Affari Esteri e Cooperazione internazionale e Difesa, con l’Agenzia nazionale per la Cybersicurezza e con il Dipartimento per la Transizione Digitale della Presidenza del Consiglio dei ministri. I fiori all’occhiello, oltre a Qolossus 2.0, saranno le tre piattaforme che saranno realizzate all’interno delle università di Napoli (un sistema basato su tecnologie superconduttive), di Firenze (un sistema ad atomi freddi) e di Padova (un sistema a ioni intrappolati). Ci saranno, poi i due computer quantistici EuroQCS-Italy (ad atomi neutri) e IQM Radiance (basato su tecnologie superconduttive) che sorgeranno nella sede di Cineca nel tecnopolo di Bologna.