Alain Aspect, John F. Clauser e Anton Zeilinger dividono in parti uguali il Nobel per la fisica 2022. Le loro ricerche hanno infatti contribuito nella stessa misura al perfezionamento di esperimenti decisivi per trasformare la fisica quantistica da disciplina astratta in uno strumento concreto per applicazioni nel campo dell’informazione, del calcolo e delle comunicazioni. E intanto, nello stesso giorno dell’assegnazione del Nobel, EuroHpc (European High-Performance Computing Joint Undertaking) annuncia la selezione dei siti che ospiteranno i primi computer quantistici europei: c’è anche l’Italia.
Chi sono i tre scienziati
L’americano John F. Clauser, nato il primo dicembre 2022 a Pasadena, lavora per un’azienda privata, la californiana J.F. Clauser & Assoc. di Walnut Creek. Il suo esperimento più importante, del 1972, è stato il primo passo per dimostrare la teoria chiamata disuguaglianza di Bell, primo passo per dimostrare quella che allora era considerata un’impossibile azione a distanza fra le particelle chiamata entanglement. A perfezionare questi esperimenti ha contribuito l’austriaco Anton Zeilinger, dell’Università di Vienna e nato il 20 maggio 1945 a Ried im Innkreis, e il francese Alain Aspect, della Université’ Paris-Saclay e della Ecole Polytechnique di Parigi e nato il 15 giugno 1947 ad Agen.
La corsa della quantum technology
Lo sviluppo di strumenti sperimentali da parte dei vincitori ha gettato le basi per una nuova era della tecnologia quantistica. Oggi gli effetti della meccanica quantistica cominciano a trovare applicazioni, dai computer quantistici alle reti quantistiche e comunicazioni crittografate quantistiche sicure.
Un fattore chiave è il modo in cui la meccanica quantistica consente a due o più particelle di esistere nello stato “entangled“. Ciò che accade a una delle particelle in una coppia entangled determina quello che accade all’altra particella, anche se sono distanti.
Il ruolo dell'”entanglement”
Per molto tempo l’incognita è stata se la correlazione fosse dovuta al fatto che le particelle in una coppia entangled contenevano variabili nascoste, istruzioni che indicavano loro quale risultato avrebbero dovuto fornire in un esperimento. Negli anni ’60, John Stewart Bell sviluppò la disuguaglianza matematica che porta il suo nome. Questa afferma che se ci sono variabili nascoste, la correlazione tra i risultati di un gran numero di misurazioni non supererà mai un certo valore. Tuttavia, la meccanica quantistica prevede che un certo tipo di esperimento violerà la disuguaglianza di Bell, risultando così in una correlazione più forte di quanto sarebbe altrimenti possibile.
“Gli esperimenti condotti da Alain Aspect, John Clauser and Anton Zeilinger – commenta Augusto Smerzi, dirigente di ricerca dell’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche di Firenze (Cnr-Ino) – hanno dimostrato la natura intrinsecamente non classica e contro-intuitiva della meccanica quantistica e del fenomeno dell’entanglement in particolare. L’entanglement è una forma di correlazione quantistica che è alla base della nascente “second quantum revolution”, un programma di ricerca che promette di rivoluzionare le tecnologie attualmente disponibili nel campo della comunicazione sicura, della computazione e delle misure di precisione”.
Anche in Italia i primi computer quantistici europei
Intanto EuroHpc, European High-Performance Computing Joint Undertaking, annuncia la selezione di 6 siti che ospiteranno i primi computer quantistici europei: saranno situati in Italia, Cechia, Germania, Spagna, Francia e Polonia. I computer quantistici verranno integrati in loco nei supercomputer esistenti e formeranno così un’ampia rete che si estenderà su tutta l’Europa.
L’investimento totale previsto ammonta a oltre 100 milioni di euro, una metà dei quali proviene dall’Ue e l’altra metà dai 17 paesi che partecipano all’EuroHpc. Ricercatori accademici e operatori dell’industria, ovunque si trovino in Europa, saranno ora in grado di accedere a questi 6 computer quantistici basati su tecnologie europee all’avanguardia.
Gli obiettivi dell’operazione
I nuovi computer quantistici risponderanno anche alla crescente domanda di risorse per il calcolo quantistico e di potenziali nuovi servizi da parte dell’industria e del mondo accademico europei. Nel giro di poche ore saranno in grado di risolvere problemi complessi relativi a settori quali la salute, il cambiamento climatico, la logistica o il consumo di energia, rispetto ai mesi e agli anni richiesti dai sistemi attuali, e lo faranno consumando molta meno energia.
“Si tratta di un progetto esemplare per il suo carattere profondamente europeo – dice Margrethe Vestager, Vp esecutiva per “Un’Europa pronta per l’era digitale”-. Mettendo in comune le nostre risorse e il nostro know-how possiamo assumere un ruolo guida in un settore essenziale per il futuro della nostra società digitale, contribuendo così alla nostra lotta contro i cambiamenti climatici. Quello odierno è un passo fondamentale verso la realizzazione della visione che intende creare in Europa un’infrastruttura di supercalcolo e calcolo quantistico di livello mondiale accessibile in tutta l’Ue”.
I settori più coinvolti
I nuovi computer quantistici saranno disponibili nei 6 siti indicati entro la seconda metà del 2023. Sosterranno un’ampia gamma di applicazioni di rilevanza industriale, scientifica e sociale per l’Europa. In primis lo sviluppo più rapido ed efficiente di nuove medicine, grazie alla creazione di un “gemello digitale” di un corpo umano, la risoluzione di complessi problemi di logistica e di programmazione per aiutare le imprese a risparmiare tempo e carburante, lo sviluppo e la possibilità di testare in un ambiente virtuale nuovi materiali.
