Relazione sulla fase di campionamento della tecnologia quantistica

Lapresente relazione esamina i risultati positivi e i risultati concreti dei progetti di ricerca quantistica dell'iniziativa faro e fa il punto sui principali insegnamenti tratti, man mano che sarà avviata la fase successiva dell'iniziativa faro.

Durante la fase di espansione (2018-2022), l'iniziativa faro ha sostenuto 24 progetti nei settori della comunicazione quantistica, del calcolo quantistico, della simulazione quantistica, del rilevamento quantistico e della metrologia (i quattro principali settori della ricerca quantistica) e della scienza quantistica di base. Finanziando sia l'iniziativa faro che il QuantERA, che sostiene la ricerca quantistica in 31 paesi europei, l'UE ha finanziato la ricerca quantistica europea con oltre 175 milioni di EUR dal 2016.

Tutti questi risultati (e molti altri ancora) sonoil risultato degli sforzi di collaborazione delle 1,654 scienziati e delle 236 organizzazioni che partecipano all'iniziativa faro, che hanno pubblicato 1,313 documenti scientifici (di cui altri 223 sono in fase di revisione). Ciò dimostra chiaramente che i progetti faro hanno assunto collettivamente il loro marchio nel mondo scientifico.

Nella fase di espansione sono stati inoltre compiuti passi significativi verso l'obiettivo principale dell'iniziativa faro di portare la ricerca quantistica dal laboratorio ad applicazioni commerciali. Sono state create 25 start-up e sono stati depositati 105 brevetti, di cui 64 già concessi.

Tra i principali risultati selezionati nei settori di interesse dell'iniziativa faro oggetto della relazione figurano:

• calcolo quantistico: sistemi informatici quantistici con prestazioni competitive a livello mondiale: Forschungszentrum Jülich (Germania) mira a fornire accesso a un computer quantistico a 100 qubit sulla base dei risultati di un progetto e un altro progetto ha realizzato un sistema triturato di primo tipo a 50 qubit che non richiede più energia dell'ebollizione di un bollitore; le start-up comprendono aQt (Austria) e Pasqal (Francia), che offrono già soluzioni commerciali di calcolo quantistico.

• comunicazione quantistica: connessione di due processori quantistici attraverso un nodo intermedio e creazione di impigliamenti condivisi tra più processori quantistici indipendenti, formando una rete quantistica; pubblicazione di una tabella di marcia per EuroQCI, realizzazione di banchi di prova per la distribuzione di chiavi quantistiche (QKD), primo servizio fornito da EuroQCI; e dispositivi pronti per la certificazione, come i generatori di numero casuale quantistico.
• simulazione quantistica: in un mondo in primo luogo, si è ottenuto un vantaggio quantistico pratico in alcuni problemi scientifici legati allo studio di nuovi materiali e fasi della materia; due simulatori quantistici analogici a 100 qubit sono in fase di installazione nei centri dati e di supercalcolo di Forschungszentrum Jülich e GENCI (Francia), la prima fase della realizzazione di un'infrastruttura ibrida paneuropea di calcolo ad alte prestazioni e simulazione quantistica.
• rilevamento quantistico: sviluppo di alcuni dei sensori quantistici più avanzati al mondo che utilizzano diamanti ultrapure; dimostrazione di RMI iperpolarizzata, che potrebbe portare a scansioni mediche fino a 100,000 volte più accurate, consentendo il rilevamento dei processi metabolici a livello molecolare in tempo reale; nel novembre 2022 la start-up Nvision ha vinto il premio Innovation Radar della Commissione per i suoi progressi nel campo della diagnostica per immagini
• scienza quantistica di base: compiere progressi significativi verso lo sviluppo di diverse piattaforme informatiche alternative, tra cui l'informatica quantistica basata sulla fotonica.

Guardando al futuro, l'iniziativa faro sarà fondamentale per conseguire gli obiettivi stabiliti nella comunicazione della Commissione "Bussola per il digitale 2030: il modello europeo per il decennio digitale ": entro il 2 025 l'UE dovrebbe disporre del suo primo computer con un'accelerazione quantistica, aprendo la strada a essere all'avanguardia delle capacità quantistiche entro il 2030. Il primo di questi obiettivi è già in vista: nell'ottobre 2022 sono stati annunciati i sei siti che ospiteranno i primi computer quantistici europei, da integrare nei supercomputer dell'impresa comune europea per il calcolo ad alte prestazioni.

 Prossime fasi

Nell'ambito di Orizzonte Europa, la Commissione continuerà a sostenere l'iniziativa faro nel periodo 2021-2027 con un finanziamento di almeno 500 milioni di EUR. È già stato pubblicato un aggiornamento della sua agenda strategica per la ricerca e l'industria (SRIA), con obiettivi più ambiziosi per ciascuno dei quattro pilastri fondamentali dell'iniziativa e una tabella di marcia per realizzarli. Diversi nuovi progetti sono già in corso, con l'obiettivo di perseguire tali obiettivi, ad esempio maturando le piattaforme di calcolo e simulazione quantistiche sviluppate nei primi tre anni di attività dell'iniziativa faro, in quanto si adoperano per ottenere vantaggi quantistici pratici per i problemi reali. I progetti stanno inoltre gettando le basi per una rete paneuropea di comunicazione quantistica che sarà fondamentale per lo sviluppo di EuroQCI, un'infrastruttura di comunicazione quantistica sicura che interesserà l'intera UE.

L'SRIA aggiornata si concentra anche sul futuro sviluppo industriale e sul rafforzamento dei legami con altre iniziative dell'UE riguardanti le tecnologie quantistiche: in particolare, EuroQCI, l'impresa comune europea per il calcolo ad alte prestazioni (impresa comune EuroHPC), che sta già acquisendo i suoi primi computer quantistici, e la normativa europea sui chip. Ciò garantirà che le applicazioni innovative sviluppate sulla base della ricerca faro formino la base di un ecosistema quantistico europeo e aiutino l'Europa a mantenere la sua posizione di leader in questo settore competitivo a livello mondiale. 

Contesto — Tecnologie quantistiche

L' iniziativa faro "Tecnologie quantistiche" finanziata dall'UE è un'iniziativa collaborativa e a lungo termine per la ricerca e l'innovazione avviata nel 2018 con una durata di 10 anni e 1 miliardi di EUR. La sua missione è consolidare la leadership scientifica europea e l'eccellenza della ricerca nelle tecnologie quantistiche, trasformare i frutti di tale eccellenza in prodotti e applicazioni che avranno un forte impatto economico e sociale e posizionare l'Europa come leader nel panorama industriale allineando le priorità di finanziamento pubblico a livello UE, nazionale e regionale. L'iniziativa faro sta mobilitando l'intera comunità di ricerca quantistica in Europa per attuare la sua agenda strategica di ricerca.