Un percorso di innovazione per la Sicilia. Il ruolo leader dell’Università di Catania
Le Tecnologie Quantistiche (TQ), preconizzate alla fine del XX secolo, usano i sorprendenti fenomeni della Fisica dei Quanti per costruire i paradigmi funzionali delle future “macchine quantistiche”.
Il vastissimo panorama di possibili applicazioni e le evidenze sperimentali, ottenute a partire dal 2017, di funzionalità irrealizzabili nel quadro delle attuali tecnologie, hanno scatenato nel mondo una “corsa all’oro” da parte di agenzie pubbliche di ricerca colossi industriali multinazionali e PMI, con un rigoglioso fiorire nel mondo di startup e spin-off.
Dal 2022 l’Ateneo di Catania è uno tra i partner pubblici, l’unico a sud di Napoli, delle due maggiori iniziative strategiche italiane nel quadro del Pnrr-Next Generation EU, ossia il partnenariato esteso NQSTI ed il Centro Nazionale ICSC.
In particolare NQSTI progetta e supporta iniziative esplorative e incubatori di impresa, per diffondere presso il mondo produttivo i temi dell’innovazione legata alle TQ, e al contempo formare nuove figure professionali che sostengano questa crescita. Queste ultime sono tra le “mission” specifiche coordinate da UNICT rivolte in primis, come è naturale, al territorio della Sicilia.
Cosa sono le TQ?
La Fisica Quantistica ha prodotto nel XX secolo una rivoluzione scientifica il cui impatto sul presente è grandissimo. Si pensi ad esempio ai laser, ai computer, ad Internet ed alle innumerevoli applicazioni delle Nanotecnologie. Ci si chiede se e come superare i limiti degli attuali paradigmi tecnologici ed è opinione comune che dalle TQ stanno emergendo importanti elementi della futura roadmap dell’innovazione.
La novità rivoluzionaria delle TQ è l’uso dei fenomeni più singolari e misteriosi della natura quantistica (come lo entanglement o il collasso dello stato quantico) per costruire paradigmi funzionali di “macchine quantistiche” innovative, capaci di applicazioni irrealizzabili nel quadro delle attuali tecnologie.
Circa cinque anni fa sono stati eseguiti i primi esperimenti che hanno mostrato la “supremazia quantistica”, nei laboratori Google, dove è stato risolto un problema fuori portata per i più potenti supercomputer oggi disponibili usando un quantum-chip, e nella University of Science and Technology of China, che ha implementato comunicazione quantistica via satellite veloce e sicura. Da allora i record per queste funzionalità e per la sensoristica sono stati ancora migliorati, raggiungendo prestazioni che solo 15 anni fa erano solo previsioni ottimistiche.
Applicazioni e impatto per il mondo produttivo
“Macchine quantistiche” sono ad esempio computer con nuovi paradigmi funzionali capaci di progettare strutture complesse, come farmaci, nuovi materiali, o prodotti nel settore “automotive”, di analizzare il mercato azionario o le previsioni del tempo, capaci anche di decifrare le attuali chiavi crittografiche usate dagli istituti di credito.
Le TQ consentono allo stesso tempo di implementare comunicazione e crittografia con sicurezza informatica assoluta, garantita dalle leggi di Natura come il principio di indeterminazione. Le TQ sono, inoltre, alla base di una sensoristica quantistica di accuratezza prossima ai limiti di Natura, con applicazioni a vari settori, dalla tecnologia post-GPS allo imaging medico.
Oltre all’ampio ventaglio di applicazioni “dirompenti”, il potenziale impatto delle TQ per il mondo dell’impresa si estende allo sviluppo di tecnologie abilitanti in informatica, matematica, fisica, chimica e scienza dei materiali.
La TQ-Flagship e il panorama internazionale
Le evidenze sperimentali delle rivoluzionarie funzionalità e la potenzialità di applicazioni dirompenti hanno scatenato una “corsa all’oro” da parte di agenzie pubbliche e colossi industriali (Google, IBM e Microsoft in primis) che, investono di nuovo significativamente dopo quasi 30 anni in ricerca e innovazione a lungo e medio termine.
Solo nel 2023 sono stati erogati nel mondo investimenti pubblici per circa 40 miliardi di dollari. La EU ha lanciato un programma FET-Flagship 2018-28 da 1 miliardo di Euro e programmi nazionali di entità comparabile sono stati avviati in Germania, Francia, Regno Unito, Pesi Bassi, Austria e Israele.
Le Tq in Italia e in Sicilia
In Italia il MUR ha finanziato le TQ destinando ad esse investimenti per circa 150 milioni di euro, nell’ambito del Pnrr Next-Generation EU. Dal 1999 opera nell’Università di Catania il gruppo di ricerca su Condensed Matter Theory and Quantum Technologies.
Dal 2022 UniCT partecipa, unico ateneo a sud di Napoli, ad uno dei 12 partnenariati Pnrr come una delle dodici università fondatrici del Consorzio National Quantum Science and Technology Institute - NQSTI, finanziato con circa di 120 milioni di euro, ed al Centro Nazionale di Ricerca in HPC, Big Data e Quantum Computing-ICSC, sulle nuove tecniche di computazione.
Tra gli obiettivi di NQSTI vi è quello di creare ricerca sinergica, competitiva e innovativa sulle TQ, stimolando un percorso di innovazione industriale, per rendere queste nuove tecnologie pervasive nella società italiana. I 20 fondatori di NQSTI comprendono le sedi più prestigiose in Italia per Ricerca e Sviluppo delle TQ, dalla Scuola Normale Superiore di Pisa allo ICTP e la SISSA di Trieste, a grandi Università come La Sapienza di Roma e la Federico II di Napoli, a centri di ricerca (CNR, INFN, ITT) in sinegia con grandi realtà industriali.
Alcune proposte di interesse per la Sicilia
In concomitanza con il Pnrr, il tessuto industriale in Sicilia comincia a mostrare interesse verso l’innovazione offerta dalle TQ. Riteniamo che in questo frangente l’esplorazione delle tematiche, in particolare nei settori del software, della cybersecurity, della sensoristica, della microelettronica e dell’energia, in sinergia con l’intelligenza artificiale, possa costituire una importante azione strategica, visto che nei prossimi due anni sarà possibile farlo senza grandi investimenti e con una gap tecnologica verso i grandi Paesi industrializzati non ancora incolmabile.
Al fine di incoraggiare questa esplorazione NQSTI e UniCT hanno in programma varie iniziative rivolte al mondo produttivo.
A breve termine NQSTI aprirà una call per bandi a cascata riservate al mondo imprenditoriale, per finanziare progetti di varia tipologia, anche esplorativi o incubatori; il 13 settembre a Modica, nei locali della Fondazione Grimaldi, avrà luogo il primo info-day NQSTI siciliano sulle TQ per il mondo produttivo e la partecipazione del mondo produttivo siciliano a questo incontro è importante per individuare specifiche linee sinergiche per il territorio.
Nel quadro delle attività di NQSTI l’Università di Catania ha organizzato un Master annuale in TQ, con inizio nel Marzo 2025, progettato in collaborazione con alcune imprese italiane e straniere. Per le prime due edizioni il Master in TQ beneficerà del supporto di NQSTI con borse di studio per la frequenza alle lezioni e agli stage.
E ancora dall’8 al 13 settembre a Modica, col patrocinio della Fondazione Grimaldi, si terrà il primo workshop QuaSIT, aperto ai giovani ricercatori reclutati nei progetti strategici sulle TQ e a ricercatori provenienti dal mondo produttivo, allo scopo di favorire il loro networking e di fare emergere linee di ricerca di interesse comune con grandi imprese e PMI. NQSTI organizzerà e supporterà altre iniziative per il mondo imprenditoriale, dai minor a corsi compatti da organizzare anche su richiesta di singole imprese su specifici temi di interesse da esplorare.
Superconducting quantum processor, gruppo prof. F. Tafuri, Università Federico II di Napoli
Prof. Elisabetta Paladino, Coordinatore Nazionale dello Spoke 9 “Education and Outreach” del National Quantum Science and Technology Institute (NQSTI) – www.nqsti.it
Prof. Giuseppe A. Falci, Coordinatore scientifico locale di NQSTI e dello Spoke 10 del Centro Nazionale di Ricerca in HPC, Big Data e Quantum Computing ICSC