Si rinnova per altri cinque anni la partnership dell’INFN con il centro di ricerca statunitense dedicato allo sviluppo di tecnologie quantistiche, SQMS (Superconducting Quantum Materials and Systems Center). Il centro di ricerca, ospitato dal Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), a Batavia, e fondato nel 2020, è stato contestualmente finanziato dal DOE, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, con 125 milioni di dollari, da stanziare in cinque anni di attività.
SQMS è uno dei cinque Centri Nazionali di Ricerca sulla Scienza dell’Informazione Quantistica del DOE e si basa sull’esperienza maturata nel campo della fisica fondamentale, originariamente per lo sviluppo degli acceleratori di particelle, nei settori della superconduttività, della criogenia e dello studio di materiali innovativi.
“In soli cinque anni, SQMS ha trasformato la comprensione fondamentale delle tecnologie quantistiche in progressi tangibili: dai tempi di coerenza da record dei qubit allo sviluppo di nuovi materiali e dispositivi che ridefiniscono ciò che è possibile,” commenta Anna Grassellino, direttrice del Centro SQMS. “Questo rinnovo ci consente quindi di costruire su quelle fondamenta e compiere il prossimo salto: passare dalla scoperta all’implementazione. Insieme ai nostri partner nei laboratori, nei centri di ricerca, nelle università e nell’industria, siamo pronti a portare i sistemi quantistici a un livello che ci permetterà di ideare nuovi strumenti potenti per la scienza, la tecnologia e la società.”
“L’INFN è orgoglioso di far parte della collaborazione SQMS, che unisce scienziati e scienziate di diversi continenti nella ricerca e nello sviluppo di tecnologie quantistiche fondamentali per il futuro della ricerca e della nostra società,” sottolinea Antonio Zoccoli, presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). “Combinando i punti di forza della comunità scientifica italiana nei materiali superconduttori, nella criogenia e nella fisica fondamentale, stiamo accelerando il progresso verso una comprensione più profonda della natura e verso nuove tecnologie utili per la società.”
Il centro SQMS riunirà una collaborazione scientifica di oltre 300 ricercatrici e ricercatori provenienti da 43 istituzioni tra centri di ricerca pubblici, università e industrie, impegnati nello sviluppo della prossima generazione di sistemi quantistici per il calcolo, la comunicazione e la progettazione di nuovi rivelatori. Si tratta di una collaborazione multidisciplinare che abbraccia la scienza dell’informazione quantistica, la superconduttività, la scienza dei materiali, la criogenia, l’ingegneria a microonde, la scienza computazionale e la fisica delle alte energie.
Lavorando sinergicamente, questa collaborazione ha già affrontato una delle sfide più grandi nel campo delle tecnologie quantistiche: estendere la coerenza quantistica, ovvero il tempo in cui un qubit può mantenere in modo affidabile l’informazione.
All’interno di questa rete internazionale, l’INFN ha svolto un ruolo fondamentale nel successo della prima fase del Centro SQMS, gettando le basi per la seconda. L’INFN ha aperto la strada all’utilizzo di sensori quantistici nella ricerca di materia oscura di tipo assionico. Questo approccio sperimentale ha dimostrato un vantaggio significativo in termini di accelerazione della velocità a cui viene condotta la ricerca rispetto allo stato dell’arte della strumentazione tipicamente utilizzata in questi esperimenti.
L’INFN ha inoltre messo a frutto l’esperienza acquisita con gli esperimenti ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso per studiare gli effetti della radioattività sui tempi di coerenza dei cosiddetti “qubit transmon”. Questa ricerca è stata fondamentale per comprendere e mitigare i fattori ambientali che influenzano i sistemi quantistici. Sono stati inoltre forniti importanti contributi teorici nel campo della metrologia quantistica e nello sviluppo di algoritmi di quantum computing, spingendo i confini della nostra comprensione anche in queste aree.
Accanto alle attività di ricerca e sviluppo tecnologico, l’INFN ha contribuito allo sviluppo dell’ecosistema del centro, organizzando scuole di sensing e computing quantistico. Tra le iniziative più significative spiccano le scuole organizzate presso la Fondazione e Centro Ettore Majorana per la Cultura Scientifica a Erice e l’Istituto Galileo Galilei ad Arcetri.
“Mentre entriamo nella seconda fase del Centro SQMS, il lavoro fondamentale della comunità INFN, che si prepara a diventare uno dei partner principali del progetto, le nostre competenze e la nostra costante collaborazione promettono di guidare ulteriori innovazioni nella scienza e nella tecnologia quantistica,” conclude Antonio Zoccoli, presidente INFN.
