Viaggiare in automobile oppure spostarsi con l'aereo più potente del mondo: converrete facilmente che la velocità cambia in modo esponenziale. Chiediamo scusa a chi di fisica si intende davvero, ma è questo l'esempio più consono per fare immaginare la rivoluzione che porterà la quantistica, e le tecnologie cui è applicata. Il Comitato Interministeriale per la Transizione Digitale ha presentato il Piano Quantum, cioè la Strategia italiana per le Tecnologie Quantistiche. Un piano articolato e ambizioso, illustrato dal ministro dell'Università e della Ricerca Anna Maria Bernini e preparato in un anno di lavoro di squadra.
Il momento è di quelli che rimangono nella storia e merita qualche minuto di pazienza: non soltanto coinvolgerà le menti più brillanti del nostro Paese, ma vedrà investimenti di assoluta rilevanza e la compartecipazione di numerosi stakeholders. Le tecnologie quantistiche muteranno radicalmente la nostra vita quotidiana, in moltissimi settori: la difesa, ad esempio, la medicina e la ricerca scientifica, ma anche l'economia e l'innovazione industriale. Per far luce sul tema, affascinante quanto complesso, abbiamo intervistato una delle voci più autorevoli al mondo, la fisica Anna Grassellino, direttrice e senior scientist del centro SQMS (Superconducting Quantum Materials and System Center) di Fermilab di Chicago, uno dei cinque centri di ricerca degli Stati Uniti: è suo il progetto del super calcolatore quantistico più potente e veloce mai inventato, cui lavora con un team di 600 ricercatori. "Sono felice che l'Italia abbia dato il via al Piano Quantum, è un passo fondamentale per la competitività del Paese. Io ho spinto la strategia quantistica italiana: ne parlai già qualche anno fa con il fisico Charles Tahan, a capo del National Quantum Coordination Office degli Stati Uniti. Si occupava di accordi bilaterali con diversi Paesi e gli chiesi come fosse messa l'Italia. Prima deve organizzare una strategia nazionale', mi rispose. Lo comunicai al professor Antonio Zoccoli, Presidente dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, e al professor Tommaso Calarco (oggi coordinatore del piano, ndr) e consigliai di spingere al massimo sull'acceleratore. Mi sono confrontata anche con il ministro Bernini, quando è venuto a Washington al Dipartimento dell'Energia: lei sostiene le nuove tecnologie, è stata molto ricettiva".
Quali sono gli ambiti nei quali la quantistica darà una risposta eccezionalmente più efficace di ciò che sappiamo fare oggi? In un momento così delicato di guerre, partiamo dalla sicurezza, difesa e riarmo.
"Ritengo che l'obiettivo più importante sia il quantum computing, cioè il calcolo. Poi ci sono anche la sensoristica quantistica, che offre enorme precisione ad esempio per la medicina, e la comunicazione quantistica, per informazioni super sicure e protette. La vera rivoluzione con il quantum è però appunto il calcolo: soprattutto dal punto di vista della difesa, il computer quantistico ha attirato l'attenzione di diversi Paesi. Già da 31 anni, grazie a quello che si chiama algoritmo di Shor (informatico statunitense, ndr), il calcolo quantistico ha dimostrato di poter risolvere in maniera esponenzialmente più veloce rispetto a un computer classico problemi di tipo crittografico. Semplificando, il quantum computing può trovare la chiave per decifrare certe informazioni criptate in pochi minuti: senza, il problema sarebbe probabilmente risolto in milioni di anni. Questo interessa la sicurezza di una nazione".
Quali altre applicazioni avrà il calcolo quantistico?
"Migliaia di applicazioni. Il super calcolo servirà per ottimizzazione i trasporti, per risparmiare energia, per lo sviluppo di farmaci. Un altro algoritmo, quello di Gover (informatico indiano, ndr), ha già cambiato la nostra velocità di calcolo: permette di trovare con precisione ed estrema rapidità una cosa all'interno di un immenso data base. Straordinario, anche se in questo caso il vantaggio è lineare, non esponenziale".
Il Piano Quantum ha visto l'Italia apripista in Europa. Per sviluppare queste tecnologie è però necessaria una UE che lavora insieme?
"Secondo me sì. L'approccio degli Stati Uniti è di portare avanti tutto il Paese insieme, per l'Europa vale lo stesso discorso. Capisco che in certi ambiti ci sia molto protezionismo per via delle implicazioni che può avere questa tecnologia, però c'è tanta ricerca scientifica ancora da fare e in questa fase più si riesce a collaborare, più si va veloci".
A che punto siete con la realizzazione del vostro super computer quantistico?
"Abbiamo ottenuto risultati molto importanti. Pochi mesi fa abbiamo pubblicato un documento per dichiarare che il nostro computer ha raggiunto il migliore tempo di coerenza mai dimostrato al mondo. In parole semplici, fa calcoli velocissimi con una percentuale di errori bassissima. Nel linguaggio tecnico, abbiamo raggiunto i tre nove, il 99.9% di fedeltà. Un dato comparabile al risultato delle industrie migliori, come la IBM, ma con una differenza sostanziale: utilizziamo tecnologie energetiche diverse, la nostra è molto più potente e offre un'efficienza di calcolo assolutamente superiore".
Quanto è legata all'Italia?
"Moltissimo, sono siciliana, quando posso torno a Marsala e porto anche i miei tre bambini. Il nostro Fermilab ha una quarantina di partner e 600 collaboratori nazionali e internazionali, anche italiani. Abbiamo aiutato l'Italia a essere all'avanguardia investendo ad esempio nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, che fanno parte dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Nei loro ambienti sotterranei, privi di disturbi o variazioni, come si dice in gergo, si eseguono misurazioni molto interessanti dei qubits, l'unità fondamentale di informazione quantistica. Abbiamo rifornito quei centri di ricerca della strumentazione più sofisticata. Mantengo ottime relazioni con l'Italia e sono felice di spingere con Il Giornale questa rivoluzione quantistica".
In confronto agli Stati Uniti, il nostro Paese risulta molto più indietro per le tecnologie quantistiche. E anche Francia e Germania hanno investito più di noi. Il suo giudizio: siamo in ritardo?
"Negli Stati Uniti si parla di quantistica da anni, c'è un grande fermento al proposito e una buona conoscenza del tema. Faccio un esempio: mi è stato chiesto dal governo di preparare un kit per la scuola dell'infanzia, qui i bambini si affacciano a questo mondo fin dai primi anni di età. Formiamo anche gli insegnanti delle scuole superiori. E poi puntiamo sugli internship, periodi di formazione pratica, vengono da tutto il mondo. Nel documento presentato dal ministro Bernini si fa cenno ad altri Paesi europei, ma io dicevo già dieci anni fa che l'Italia è ben posizionata per essere un leader nella tecnologia quantistica. Ha strutture fra le migliori al mondo, come il Cineca di Bologna, il consorzio interuniversitario che promuove la transizione digitale e il super calcolo. Credo che l'Italia non avrà problemi a trovare investimenti: dovranno soltanto essere allocati sulle strutture giuste".
Fin dove ci porterà il suo super calcolatore?
"Fin dove sapremo arrivare studiando.
Potrebbe anche riuscire a farci scoprire il mistero della materia oscura. Finora non siamo riusciti ad avere strumenti così sensibili da poter andare a vedere di cosa si tratti, sappiamo solo che è una grande componente dell'universo che ci circonda. Ma domani sì, potremmo arrivarci".
