- PASQuanS2 (Programmable Atomic Large-Scale Quantum Simulation) mira a sviluppare simulatori quantistici atomici programmabili su larga scala di prossima generazione, che operano con un massimo di 10.000 atomi, sulla base del progetto di successo European Quantum Flagship PASQuanS.
- Coordinato dall'Istituto tedesco Max Planck di ottica quantistica, PASQuanS2 riunisce 25 partner accademici e tecnologici provenienti da Austria, Francia, Germania, Italia, Slovenia e Spagna.
- L'Unione Europea finanzia PASQuans2 con 16,6 milioni di euro per i prossimi 3,5 anni nell'ambito del programma quadro Horizon Europe
- L’Università di Padova svolge un ruolo chiave nel progetto PASQUANS2, contribuendo allo sviluppo delle teorie e delle simulazioni numeriche necessaria per sviluppare i futuri simulatori quantistici e facendo parte del gruppo di coordinamento del progetto composto da Immanuel Bloch, Leticia Tarruell, Christian Gross, Cyril Allouche, Antoine Browaeys e Simone Montangero.
Le tecnologie quantistiche si sono evolute rapidamente negli ultimi anni, producendo numerose scoperte scientifiche sostanziali. Con diverse aree di applicazione future in vista, uno dei campi più promettenti è la simulazione di sistemi quantistici a molti corpi, come i materiali quantistici, le molecole per la ricerca farmacologica e i costituenti fondamentali della materia in condizioni estreme. Questi problemi possono essere affrontati da computer quantistici dedicati, noti come simulatori quantistici. Lo sviluppo di simulatori quantistici analogici e digitali ha compiuto progressi significativi negli ultimi anni. Man mano che le diverse piattaforme diventano più mature in termini di scalabilità, stabilità e programmabilità, la simulazione quantistica sta passando dall'essere un mezzo per i fisici per rispondere a particolari domande scientifiche a un potente strumento per aiutare ad affrontare i problemi del mondo reale e fornire applicazioni pratiche per l'industria. Ad esempio, i simulatori quantistici possono essere utilizzati in futuro per sviluppare nuovi materiali, analizzare processi chimici e risolvere problemi di ottimizzazione.
Uno sforzo di ricerca che ha contribuito in modo significativo al progresso delle tecnologie e delle applicazioni di simulazione quantistica è il progetto europeo Quantum Flagship PASQuanS (2018-2022). Collegando gruppi sperimentali, gruppi teorici e partner industriali, il progetto è riuscito a aumentare significativamente le dimensioni dei simulatori quantistici.
Stimolare un ecosistema vivace per la simulazione quantistica in Europa
Unendo la maggior parte dei membri del consorzio originario con altri esperti di spicco provenienti da istituti di ricerca, industrie, piccole e medie imprese e start-up di sette Stati membri dell'UE, PASQuanS2 si propone di trasformare ulteriormente lo sviluppo della simulazione quantistica programmabile in Europa nei prossimi sette anni. Guidati dall'Istituto Max Planck di Ottica Quantistica, i 25 partner hanno formato un partenariato quadro che propone un ambizioso programma di ricerca settennale: il team farà progredire l'hardware e il software per problemi scientifici e industriali rilevanti, in modo da poter dimostrare, entro la fine del partenariato, l'esistenza di simulatori quantistici verificati di prossima generazione su larga scala, con fino a 10.000 sistemi quantistici individuali, che funzionino in modo stabile e accessibile all'utente finale.
Seguendo un approccio in due fasi, PASQuanS2 sta ora dando il via alla sua prima fase di progetto: il cosiddetto PASQuanS2.1. Una delle principali finalità di questa fase iniziale, che durerà 3,5 anni, è lo sviluppo di simulatori quantistici con almeno 2.000 atomi e un percorso verso i 10.000, migliorando al contempo il controllo, la stabilità e la scalabilità. Oltre a far progredire tecnologicamente le piattaforme e a sviluppare una prima versione di uno stack software corrispondente per controllare i dispositivi, PASQuanS2.1 continuerà a esplorare le applicazioni industriali e a mappare i problemi della vita reale, creando al contempo un ecosistema sostenibile di utenti finali e piattaforme di simulazione quantistica aperte. "Affrontare queste sfide richiede uno sforzo concertato tra sperimentatori e teorici del mondo accademico e ingegneri di partner industriali, compresi i tecnologi hardware e software che lavorano insieme ai potenziali utenti finali", sottolinea il coordinatore del progetto Immanuel Bloch, direttore dell'Istituto Max Planck di Ottica Quantistica e titolare della cattedra alla LMU di Monaco.
Riassumendo le attività e gli obiettivi principali dei prossimi 3,5 anni, prosegue: "Al termine di questa prima fase, prevediamo di disporre di un ecosistema di simulazione quantistica che comprenda piattaforme hardware e il relativo software su misura, che ci consenta di dimostrare un vantaggio quantistico nei problemi accademici e industriali nella seconda fase di PASQuanS2. Inoltre, questo ecosistema comprenderà una catena di fornitura hardware integrata che aiuterà a far progredire i sistemi modulari, che implementeremo ulteriormente come elementi costitutivi negli esperimenti durante PASQuanS2.2, e una pipeline che trasferirà questi elementi costitutivi ai partner industriali per la produzione, guidata dall'industria, di simulatori quantistici e piattaforme online aperte".
Nell'ambito della European Quantum Technology Flagship, PASQuans2 continuerà a scambiare e a mantenere i contatti con altri sforzi quantistici finanziati dall'UE e con i programmi nazionali in tutta Europa, consentendo così il trasferimento di tecnologie e promuovendo la collaborazione tra università e industria a livello tecnologico e di utenti finali.
Fatti chiave
Titolo del progetto: Simulazione quantistica atomica programmabile su larga scala
Acronimo del progetto: PASQuanS2.1
Durata: Aprile 2023 - Settembre 2026
Budget: 16,6 milioni di euro
Partner: 25 partner di sei Stati membri dell'UE
Coordinatore: Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Istituto Max Planck di Ottica Quantistica), Immanuel Bloch
Sito web: www.pasquans2.eu
