Nell’ambito del secondo piano straordinario per il reclutamento di ricercatori, l’Ateneo ha finanziato con una posizione di Ricercatore a Tempo Determinato di tipo B (RTD-B) presso il Dipartimento di Fisica “G. Occhialini” il progetto per lo sviluppo delle Tecnologie Quantistiche proposto dal Prof. A. Nucciotti.
Il progetto nasce all’interno di un’iniziativa interdipartimentale per rafforzare nel nostro Ateneo la ricerca e innovazione nel campo delle Tecnologie Quantistiche e ha come oggetto lo sviluppo di dispositivi superconduttivi quantistici con applicazioni che vanno dalla fisica delle astroparticelle ai computer quantistici.
L’iniziativa coinvolge, oltre al Dipartimento di Fisica, i Dipartimenti di Scienza dei Materiali e di Informatica Sistemistica e Comunicazione ed è condotta in collaborazione con numerosi enti di ricerca nazionali (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - INFN, Fondazione Bruno Kessler - FBK e Istituto Nazionale per la Ricerca Metrologica - INRiM) e internazionali (National Institute for Science and Technology - NIST e Superconducting Quantum Materials and Systems Center - SQMS del Fermilab).
Le Tecnologie Quantistiche sfruttano la capacità di controllare fenomeni quantistici nella materia per realizzare sensori con sensibilità altrimenti inarrivabili, materiali con caratteristiche innovative e sistemi di calcolo capaci di risolvere problemi altrimenti inaccessibili. Le Tecnologie Quantistiche hanno ricadute immediate di grande portata in tutti i campi della scienza e nei prossimi anni avranno anche un significativo impatto sociale ed economico con conseguenze rilevanti nello sviluppo industriale.
Il gruppo diretto dal Prof. A. Nucciotti negli ultimi 10 anni ha accumulato le competenze sulle principali tecnologie abilitanti per lo sviluppo di computer e sensori quantistici basati sui qubit superconduttivi. Questo è stato possibile anche attraverso la ricerca di base in Fisica dei Neutrini portata avanti nel Laboratorio di Criogenia del dipartimento di Fisica utilizzando la tecnologia dei rivelatori a bassa temperatura in stretta collaborazione con l’INFN e nell’ambito di progetti di Fondazione Cariplo e dell’European Research Council.
La combinazione, quasi unica nel panorama nazionale, di competenze abilitanti e infrastrutture verrà messa a sistema per portare avanti, anche grazie al contributo dell’RTD-B, un progetto ambizioso articolato su tre linee: ricerca e innovazione, formazione e trasferimento tecnologico.
Per quanto riguarda la ricerca, il primo obiettivo è il rafforzamento del progetto Dart Wars (PI Dr. A. Giachero) per lo sviluppo di dispositivi innovativi per il controllo di qubit superconduttivi e la lettura di rivelatori a bassa temperatura. Grazie allo studio di nuovi materiali in collaborazione con il Dipartimento di Scienza dei Materiali e di metamateriali basati su schiere di giunzioni Josephson si svilupperà una nuova generazione di amplificatori parametrici che, ad esempio, permetterà un sostanziale incremento dell’efficienza e della potenza dei computer quantistici superconduttivi: un obiettivo ambizioso di grande interesse per quanti puntano al raggiungimento della supremazia quantistica, come Google o IBM. Con i contributi dei Dipartimenti di Scienza dei Materiali e Informatica e il supporto del gruppo teorico di Fisica, ulteriori ricerche punteranno allo sviluppo di componenti fotonici innovativi (sorgenti e rivelatori di singoli fotoni non classici) per Quantum Metrology e allo sviluppo di piattaforme per il calcolo quantistico con sistemi superconduttivi (dai singoli qubit transmon al one-way quantum computer) adatte anche allo studio di nuovi algoritmi quantistici.
La sfida per i prossimi 5-10 anni è di portare le Tecnologie Quantistiche dalla ricerca di frontiera al tessuto produttivo con l’introduzione nei prodotti e nei processi industriali. Per questo il progetto punta sull’attività di formazione per sviluppare nuove competenze e ruoli espandendo i programmi di educazione attraverso nuovi percorsi di laurea coordinati sulle Tecnologie Quantistiche. Già a partire dall’Anno Accademico 2021-22 sette nuovi corsi verranno attivati nei corsi di Laurea Magistrale di Fisica, Scienza dei Materiali e Informatica. In particolare un nuovo laboratorio didattico permetterà la formazione hands-on sull’uso di dispositivi superconduttivi come i qubit transmon.
La ricerca e la formazione sono il punto di partenza per un efficiente trasferimento tecnologico al sistema economico locale. Il progetto punta a mettere in moto un processo di inbound open innovation anche attraverso la valorizzazione dei ricercatori con competenze chiave, la ricerca tecnologica multidisciplinare e collaborativa che coinvolga un ampio spettro di aree ed iniziative imprenditoriali (start-ups e spin-offs) che nascano dal basso nell’ambito della ricerca condotta nei laboratori dell’Ateneo e concretizzino le nuove tecnologie in forma di dispositivi commerciali.