Quantistica

Nei prossimi anni, le tecnologie quantistiche renderanno possibile fare cose che semplicemente non possono essere fatte oggi. Con la tecnica quantistica, saremo in grado di guardare lontano sotto terra o sotto il mare ed eseguire complessi compiti computazionali, come la modellazione di reazioni biomolecolari e chimiche, che i supercomputer più potenti attualmente non riescono a gestire. Quantum ci aiuterà a inviare informazioni sensibili in modo sicuro ovunque e a diagnosticare le malattie in modo più rapido e accurato guardando all'interno delle cellule. In altre parole, il quantum risolverà i problemi che richiederebbero anche i computer più veloci di oggi centinaia di giorni, se non anni.

Nella prima rivoluzione quantistica all'inizio del XX secolo, gli scienziati hanno imparato a capire e applicare le proprietà della meccanica quantistica — le interazioni di molecole, atomi e particelle anche più piccole come fotoni ed elettroni. Ciò ha permesso loro di creare transistor, laser e microprocessori: tecnologie fondamentali per computer, telecomunicazioni, navigazione satellitare, smartphone, diagnostica medica moderna e molto altro ancora.

La seconda rivoluzione quantistica è in corso. I ricercatori possono rilevare e manipolare le singole particelle e le loro proprietà fisiche e interazioni e costruire nuove tecnologie e sistemi che utilizzano le proprietà della meccanica quantistica sottostante. Questi sviluppi hanno portato a importanti progressi tecnici in molti settori diversi, tra cui l'informatica quantistica, i sensori, le simulazioni, la crittografia e le telecomunicazioni. 

Un'intera generazione di nuove tecnologie con il potenziale di un impatto economico e sociale di vasta portata sta iniziando a emergere nei principali settori di applicazione quantistica: calcolo quantistico e simulazione, comunicazione quantistica, rilevamento quantistico e metrologia. Alcuni sono già in fase di sviluppo, mentre molti altri saranno sviluppati nei prossimi anni. Il potenziale della quantistica è enorme, e tutte le principali regioni del mondo stanno investendo pesantemente in questo campo altamente strategico. La strategia dell'UE per il decennio digitale mira pertanto a far sì che l'Europa disponga del suo primo supercomputer con accelerazione quantistica entro il 2025, aprendo la strada all'avanguardia delle capacità quantistiche entro il 2030. La legge europea sui chip comprende anche misure volte a promuovere la produzione a basso costo e ad alto volume di chip quantistici nell'UE, in modo che possano alimentare un'intera gamma di dispositivi quantistici innovativi.

Il 5 dicembre 2023 la presidenza spagnola del Consiglio dell'UE ha lanciato una dichiarazione secondo cui gli Stati membri dell'UE stanno firmando per indicare che riconoscono l'importanza strategica delle tecnologie quantistiche per la competitività scientifica e industriale dell'UE e si impegnano a collaborare allo sviluppo di un ecosistema tecnologico quantistico di livello mondiale in tutta Europa, con l'obiettivo finale di fare dell'Europa la "valle quantistica" del mondo, la regione leader a livello mondiale per l'eccellenza quantistica e l'innovazione.

La bandiera delle tecnologie quantistiche

L'Europa ha una lunga tradizione di eccellenza nella ricerca quantistica. Ora è fondamentale sviluppare una solida base industriale che si basi su questa tradizione. Senza sforzi coordinati di ricerca e finanziamento a livello europeo, l'Europa rischierebbe di rimanere indietro rispetto ai suoi concorrenti globali.

Per rispondere a questa sfida, la Quantum Technologies Flagship è stata lanciata nel 2018. Si tratta di un'iniziativa di ricerca a lungo termine su larga scala con un bilancio di 1 miliardo di EUR finanziato dall'UE che riunisce istituti di ricerca, industria e finanziatori pubblici, consolidando ed espandendo la leadership scientifica europea e l'eccellenza in questo campo.

Calcolo quantistico

Nell'ambito dell'impresa comune europea per il calcolo ad alte prestazioni (impresa comune EuroHPC), la Commissione prevede ora di costruire computer quantistici pilota all'avanguardia. Tali computer fungeranno da acceleratori interconnessi con i supercomputer dell'impresa comune, formando macchine "ibride" che combinano il meglio delle tecnologie informatiche quantistiche e classiche.

Nell'ottobre 2 022 l'impresa comune EuroHPC ha annunciato la selezione di sei siti in tutta l'UE per ospitare i primi computer quantistici europei, che saranno integrati nei supercomputer EuroHPC. Questi computer quantistici appena acquisiti saranno basati su tecnologie europee puramente all'avanguardia e saranno situati in siti in Cechia, Germania, Spagna, Francia, Italia e Polonia. L'investimento ammonta a 100 milioni di EUR, con il 50 % proveniente dall'UE e il 50 % da 17 paesi partecipanti all'impresa comune EuroHPC.

Questo sarà il primo passo verso la realizzazione di un'infrastruttura europea di calcolo quantistico, che sarà accessibile agli utenti europei della scienza e dell'industria tramite il cloud su base non commerciale. Questa infrastruttura sarà dedicata ad accelerare la creazione di nuove conoscenze e soluzioni alle sfide sociali globali. Grazie alla sua enorme capacità di calcolo, affronterà complessi problemi di simulazione e ottimizzazione, in particolare nello sviluppo dei materiali, nella scoperta di farmaci, nelle previsioni meteorologiche, nei trasporti e in altri problemi del mondo reale di grande importanza per l'industria e la società. 

Iniziativa per l'infrastruttura europea di comunicazione quantistica (EuroQCI)

Dal giugno 2019 tutti i 27 Stati membri dell'UE hanno firmato la dichiarazione EuroQCI, concordando di collaborare, con la Commissione e con il sostegno dell'Agenzia spaziale europea, allo sviluppo di un'infrastruttura di comunicazione quantistica che copra l'intera UE (EuroQCI). 

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Rilevamento quantistico

In diversi campi, i sensori quantistici sono già in grado di offrire prestazioni e precisione notevolmente migliorate rispetto ai loro equivalenti classici. La Commissione sta investendo in infrastrutture paneuropee di rilevamento quantistico che collegheranno questi sensori e ne sfrutteranno il potenziale, compresa una rete di gravimetri quantistici, sia fissi che montati su vettori mobili come droni o navi, che monitoreranno le risorse sotterranee e subacquee e l'attività vulcanica, svolgeranno compiti di osservazione della Terra e altro ancora. Questa rete sarà collegata a un'infrastruttura europea di gravimetria spaziale pianificata, che consentirà di effettuare misurazioni ancora più precise con il supporto di tecnologie spaziali.