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A Helgoland, brulla isola del Mare del Nord, nel giugno del 1925 il ventitreenne Werner Heisenberg ha avviato la rivoluzione quantistica. Oggi la fisica quantistica è la teoria più fondamentale che abbiamo per descrivere la Natura, a livello delle particelle elementari e delle forze che costituiscono l’Universo.
Questa rivoluzione però è anche all’origine degli sviluppi tecnologici che hanno contribuito a plasmare la società contemporanea, come il transistor, il laser, l’imaging medico. Negli ultimi decenni la scienza quantistica si è espansa oltre la fisica, ha trasformato la nostra comprensione dell’Informazione e aperto la prospettiva a nuove e rivoluzionarie tecnologie dell’informazione, come i computer quantistici e un Internet quantistico.
Nei computer quantistici, al posto dei bit convenzionali, unità d’informazione binaria, rappresentati come 0 e 1, e simili ai due stati “aperto” e “chiuso” di un interruttore, si usano i qubit, elementi base dell’informazione quantistica. Questi si trovano in uno stato di sovrapposizione capace di rappresentare contemporaneamente sia il valore 0 che il valore 1.
Grazie alle loro caratteristiche i computer quantistici, collegati a simulatori e sensori quantistici, ci consentiranno capacità di analisi dei dati e previsioni senza precedenti.
I fisici del <a href="http://www.cnr.it/">Consiglio nazionale delle ricerche</a> (Cnr), del Politecnico di Milano e dell’Università di Vienna, hanno addirittura messo a punto un dispositivo, chiamato quantum memristor, che potrebbe permettere di combinare l’intelligenza artificiale e il calcolo quantistico, schiudendo potenzialità impensate.
Intanto però l’Italia lavora già da tempo a una “Quantum communication infrastructure”, per la distribuzione sicura di chiavi crittografiche tra le istituzioni governative e le infrastrutture essenziali dell’Unione Europea. Così, per parlare della rivoluzione quantistica il 14 aprile, in omaggio alla costante di Planck, in tutto il mondo si celebra il <a href="https://worldquantumday.org/april-14/">World Quantum Day.</a>
Con lo scopo di far conoscere la rivoluzione quantistica, ben 40 enti di ricerca, università e società scientifiche italiane coordinate dal Cnr hanno organizzato laboratori didattici, giochi, visite ai laboratori di ricerca e conferenze in 17 città, nella cornice dell’<a href="https://www.cnr.it/">Italian Quantum Weeks</a>.
In diversi comuni sarà anche possibile visitare la mostra interattiva “Dire l’indicibile – La sovrapposizione quantistica” che raccoglie la sfida di comunicare uno dei concetti base della teoria quantistica, la sovrapposizione appunto.
Il motivo dell’importanza di tali iniziative divulgative è ribadito dall’annuncio che ne ha dato lo stesso Cnr: «La meccanica quantistica, l’insieme delle leggi che regolano il mondo degli atomi e delle particelle elementari, ha sconvolto il nostro modo di concepire la realtà».
«Le tecnologie quantistiche, che sfruttano la meccanica quantistica nelle applicazioni della vita quotidiana, dai led ai cellulari, dalla microelettronica alle celle fotovoltaiche, fino ai computer quantistici e alla crittografia sicura, stanno portando una nuova rivoluzione tecnologica che dobbiamo imparare a comprendere e gestire».
L’Istituto di calcolo e reti ad alte prestazioni (Cnr-Icar) e l’Istituto di informatica e telematica (Cnr-Iit) del Cnr fanno già parte dell’Ibm Quantum Network, una rete globale di oltre 170 organizzazioni con accesso a più di 20 computer quantistici, compreso un sistema quantistico Eagle con l’ultimo processore a 127 qubit, ma l’Ibm prevede di avere entro il 2023 un sistema quantistico con un processore da 1121 qubit. Siamo all’alba di una nuova era.

Helgoland, la fisica e l’Internet quantistico