In Italia il primo sistema EuroHPC per calcolo quantistico
È il primo sistema EuroHPC per calcolo quantistico in Europa ed è stato istallato in Italia. Si tratta di EuroQCS-Italy, un computer quantistico a neutral atoms sviluppato da Pasqal e consegnato al DAMA Tecnopolo di Bologna presso il CINECA.
Il nuovo sistema, co-finanziato da EuroHPC Joint Undertaking (EuroHPC JU) e dal Ministero Istruzione, Universita’ e Ricerca attraverso ICSC – Centro Nazionale di Ricerca in HPC, Big Data e Quantum Computing, è stato progettato per un’integrazione con Leonardo, il supercomputer pre-exascale tra i più potenti al mondo.
L’istallazione, è spiegato in una nota diffusa da CINECA, si inserisce nel piano europeo per lo sviluppo di un’infrastruttura sovrana di sistemi ibridi, con l’obiettivo di “rafforzare la competitività della ricerca e delle imprese” e consolidare il “ruolo dell’Italia come hub strategico per supercalcolo, intelligenza artificiale e tecnologie quantistiche”.
“L’Italia può ora affermare di essere all’avanguardia nelle capacità di calcolo avanzato a livello globale – ha affermato Antonio Zoccoli, Presidente del Centro di Ricerca ICSC – quando nei prossimi mesi diventerà operativa l’integrazione del computer quantistico Pasqal con Leonardo, la comunità scientifica nazionale e l’industria avranno a disposizione risorse di calcolo che rafforzeranno la loro competitività e saranno uno strumento utile per una crescita sostenibile”.
Un computer che si basa su atomi neutri per offrire oltre 140 qubit
Il sistema EuroQSC-Italy, che entrerà in operatività nei prossimi mesi, si basa su atomi neutri per offrire oltre 140 qubit, operati in modalità analogica tramite fasci laser per manipolare gli stati quantistici.
Avrà un ruolo chiave nel risolvere problemi complessi in ottimizzazione, simulazioni molecolari, machine learning e materiali, accessibile a ricercatori nazionali e industrie per favorire competitività e crescita sostenibile.
Non solo. Come spiegato in una nota pubblicata da Pasqal, si tratta di un’architettura ibrida che consentirà agli utenti di scaricare senza problemi carichi di lavoro specializzati, come complessi problemi di ottimizzazione, simulazioni di materiali avanzati e attività di apprendimento automatico, sulla QPU, affidandosi a Leonardo per l’elaborazione classica e la gestione di dati su larga scala.
L’installazione si inserisce nel più ampio piano europeo di sviluppo di un’infrastruttura sovrana di sistemi ibridi, che combinano calcolo ad alte prestazioni (HPC) e calcolo quantistico per fornire a ricercatori e PMI le capacità di calcolo necessarie per affrontare sfide scientifiche e industriali sempre più complesse, in settori chiave dell’economia europea.
Come annunciato dal CINECA, in parallelo, sarà poi installato un ulteriore computer quantistico digitale prodotto da IQM (modello Radiance 54), presentato come calcolatore basato su tecnologia qubit superconduttiva full-stack da 54 qubit.
Che c’è un computer quantistico ad atomi neutri e come funziona
Un computer quantistico ad atomi neutri è una delle frontiere più promettenti dell’informatica del futuro. Al posto dei bit tradizionali, che valgono 0 o 1, utilizza singoli atomi – spesso di rubidio o cesio – sospesi nel vuoto e controllati con estrema precisione tramite fasci laser.
Ogni atomo diventa un qubit sfruttando i suoi livelli energetici interni: nello stato fondamentale rappresenta lo 0, in uno stato eccitato rappresenta l’1. Grazie alle leggi della meccanica quantistica, però, può trovarsi anche in una sovrapposizione di entrambi gli stati contemporaneamente. Questo permette di elaborare molte combinazioni di dati in parallelo, una capacità che rende il calcolo quantistico radicalmente diverso da quello classico.
Gli atomi vengono intrappolati in minuscole “pinzette” di luce o in reticoli ottici, formando griglie ordinate bidimensionali o tridimensionali. Operando a temperature vicine allo zero assoluto, il sistema riduce al minimo le interferenze esterne. Impulsi laser estremamente precisi consentono di manipolare i qubit, ruotarne lo stato (le cosiddette porte quantistiche) e creare entanglement, la correlazione profonda tra particelle che è alla base della potenza del calcolo quantistico.
Esistono due modalità operative principali. In quella digitale, il calcolo procede attraverso una sequenza di porte quantistiche, analogamente ai circuiti logici tradizionali ma su base quantistica. In quella analogica, invece, gli atomi evolvono secondo un Hamiltoniano programmato: in pratica, il sistema fisico stesso simula direttamente fenomeni complessi, come materiali innovativi o reazioni chimiche, senza bisogno di scomporre il problema in singole porte.
Precisione ottica, controllo atomico e scalabilità
Tra i principali vantaggi di questa tecnologia c’è la scalabilità: è possibile organizzare centinaia e, nei prototipi più avanzati, migliaia di qubit in un unico sistema. Gli atomi neutri interagiscono poco con l’ambiente, riducendo il rumore termico, e quelli eventualmente persi possono essere ricaricati nel reticolo ottico.
Al termine del calcolo, un impulso laser induce gli atomi a emettere fluorescenza: speciali fotocamere rilevano il segnale luminoso, trasformando l’informazione quantistica in un risultato leggibile in forma classica.
In sintesi, il computer quantistico ad atomi neutri combina precisione ottica, controllo atomico e scalabilità. È una tecnologia ancora in evoluzione, ma promette applicazioni cruciali nella simulazione di nuovi materiali, nella chimica computazionale e nell’ottimizzazione di sistemi complessi, aprendo scenari che l’informatica tradizionale fatica persino a immaginare.