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Portare al Tecnopolo di Bologna la tecnologia quantistica. La sfida di Tommaso Calarco

Tommaso Calarco è stato chiamato in vari modi. Il “big dei computer quantistici“, oppure ancora “Mister miliardo”, perché nel 2017 convinse la Commissione europea a investire un miliardo di euro, tra fondi Ue e dei vari Stati membri, nella ricerca delle tecnologie quantistiche. Altri lo ricordano per avere scritto il Quantum Manifesto, il documento adottato del 2016 che ha lanciato la sfida europea a Usa e Cina nel campo dei quanti.

Quando glielo si chiede lui preferisce raccontare quel che sta facendo oggi, e cioè il direttore dell’Istituto di Controllo Quantistico del Peter Grünberg Institute di Jülich, città tedesca al centro dell’Europa, a un’ora di auto da Liegi in Belgio, e da Maastricht, in Olanda. Oppure quel che farà, anzi potrebbe fare, fra un anno. Quando potrebbe trasferirsi a Bologna e diventare professore all’Alma Mater Studiorum.

“Non ho ancora deciso, mi sono preso un anno di tempo”, spiega. L’offerta è già sul piatto, un accordo pure, ora starà a lui capire che fare. “L’Università di Bologna ha un grandissimo prestigio in tutto il mondo, e poi sempre a Bologna c’è il Tecnopolo con i suoi supercomputer. Se verrò ci sarà anche da lavorare per metterli in collegamento con i computer quantistici”.

“La seconda rivoluzione quantistica sta arrivando”

Calarco è famoso in tutto in mondo, e non solo in ambito scientifico. E’ diventato anche un punto di riferimento per le aziende che vogliono investire nelle tecnologie quantistiche. Da Adidas, che lo ha interpellato per capire come usare l’incredibile potenza dei nuovi elaboratori, alle nuove aziende americane che stanno cavalcando l’onda. “Questa mattina ho appena sentito la IonQ, un’azienda Usa che sta sviluppando computer quantistici basati sugli ioni”, racconta.

Per Calarco quella che sta arrivando sarà “la seconda rivoluzione quantistica“. Quando gli si dice che il grande pubblico non si è nemmeno accorto della prima sorride, e risponde così: “E’ solo questione di abituarsi a queste tecnologie, che già ci sono e iniziano ad essere commercializzate. A casa ho un cellulare quantistico capace di generare numeri in modo casuale (cosa necessaria per la crittografia ma impossibile con le tecnologie tradizionali basate su algoritmi, ndr). Non è fantascienza, la Samsung lo vende già in Corea del Sud”.

E qui si apre il mondo della seconda rivoluzione in arrivo. Se la prima ha riguardato i chip, i semiconduttori e i transistor, “che funzionano in maniera classica ma che senza padroneggiare e dominare i fenomeni della meccanica quantistici non sarebbero mai stati progettati e costruiti”, la seconda rivoluzione segnerà l’arrivo di elaboratori di potenza impensabile, capaci di calcoli che gli odierni supercomputer possono solo sognarsi, oppure di device basati sulla crittografia quantistica e quindi ultrasicuri, impossibili da “bucare” anche per il migliore hacker al mondo.

L’interno di un computer quantistico Ibm. Foto Ibm Research.

Dai bit ai qubit, fino al teletrasporto quantistico

Quanto gli scienziati parlano di meccanica quantistica la reazione di molti è stupore, se non incredulità. Nel mondo quantistico i bit e i loro 0 e 1 sono sostituiti dai qubit, che grazie al cosiddetto principio di sovrapposizione possono essere 0 e 1 nello stesso tempo. Un po’ come il famoso gatto del signor Schrödinger (non per niente un fisico quantistico), che può essere allo stesso tempo vivo e morto, per quanto – diversamente dai qubit – solo in teoria.

Nel mondo quantistico, altro esempio, esiste il teletrasporto. Non quello quello di materia, il teletrasporto della serie tv Star Trek per intenderci. Esiste però quello delle informazioni, il teletrasporto capace di trasferire da un posto ad un altro un qubit.

Il fisico e scrittore Carlo Rovelli, per fare comprendere l’importanza della questione, ha parlato della meccanica quantistica come di una “teoria che è al centro dell’oscurità della scienza”.

Alle reazioni di incredulità Tommaso Calarco c’è abituato, lui che oltre ad essere uno scienziato è anche un divulgatore. “E’ tutta questione di abitudine – ragiona – A lei non fa effetto se le mele cadono dagli alberi verso il basso, vero? Solo perché c’è abituato, eppure potrebbero cadere verso l’alto. Invece vanno in basso, la gravità è attrattiva e non repulsiva. E’ così e basta. Da ragazzino non avrei mai immaginato cosa avrebbero potuto fare i telefonini di oggi, se me lo avessero raccontato avrei pensato a qualcosa di folle. Allora diciamo così: i fenomeni quantistici succedono e ci si può abituare a questo, come ci siamo abituati a tante altre cose”.

Al massimo, spiega lo scienziato, “sarà più un problema per gli scienziati che stanno studiando in profondità i paradossi della meccanica quantistica. Un problema teorico, per la gente comune semplicemente sarà una cosa nuova”.

La sfida del futuro sarà collegare i grandi hub di calcolo con i supercomputer quantistici. Si farà via cloud.
In foto un elaboratore quantistico Ibm, già disponibile per aziende e ricercatori. Foto Ibm Research.

Meccanica quantistica: il Tecnopolo di Bologna cuore della trasformazione

Di fronte alle potenzialità delle tecnologie quantistiche la gara tra superpotenze si è già messa in modo. L’Europa ha investito molto, gli Usa e la Cina di più. “Da noi – spiega Calarco – c’è un approccio integrato tra Commissione, Stati membri e industria. Negli Usa l’industria privata ha un ruolo importante, penso a ditte come Google, Intel e Ibm. In Cina invece è l’opposto, lo Stato sta investendo una montagna di soldi”.

Proprio i cinesi hanno messo a punto, utilizzando il principio dell’entanglement quantistico, un metodo per le comunicazioni ultrasicure satellitari, praticamente impossibili da intercettare.

Cosa farà Calarco in futuro? “Per ora mi sono appena arrivate le sedie che avevo ordinato per il mio dipartimento qui a Jülich”, dice scherzando. Se si trasferirà (part-time) a Bologna, per Calarco la prospettiva sarà quella di lavorare col Tecnopolo per mettere in collegamento via cloud i “supercomputer classici” con i computer quantistici.

“Quelli per il momento resteranno dove sono, la sfida sarà quella di creare un’infrastruttura hardware e software per permetterci di usarli a distanza. Così quando i supercalcolatori del Tecnopolo diventeranno obsoleti e saranno sostituiti i nuovi processori potranno interfacciarsi con i loro corrispondenti quantistici”. Un lavoro “assolutamente non banale” che gli specialisti chiamano “orchestrazione“.

“In Europa stiamo lavorando sulla convergenza tra quantum e supercomputing, l’integrazione sarà fondamentale è Bologna è il posto in cui, in Italia, tutto questo potrà succedere“.


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