News dalla Commissione Elettronica e Informatica

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Il nuovo paradigma dell’informazione

Si è tenuto nel pomeriggio di ieri l’evento “quantum computing – produzione, preparazione e trasformazione di qubits”, ospite il dottor Francesco Sisini, esperto di informatica quantistica per lo Swiss Institute for Disruptive Innovation, in dialogo con il dottor Igor Ciminelli, esperto di innovazione per lo stesso ente. Nel corso dell’effervescente ora di discussione dei fondamenti del quantum computing, organizzata in collaborazione con i nostri partner della School of Disruption, sono stati toccati molti elementi interessanti del lato tecnologico di quest’ampia tematica.

Con rapidi cenni ai legami, alle analogie e alle differenze con l’informatica e l’elettronica classica, il nostro relatore ha chiarito e circostanziato efficacemente il contesto di realizzazione materiale dei computer quantistici, per poi addentrarsi nello specifico dei componenti strettamente necessari alla produzione e manipolazione di un qubit basato su un fotone: laser, polarizzatori, beam splitter… Si è potuto così apprezzare la differenza sostanziale con l’unità di informazione classica e ancor di più prendere consapevolezza delle implicazioni tecnologiche, anche a livello di scienza dei materiali, associate alla realizzazione concreta di questi sistemi.

Non sono mancate poi le delucidazioni rispetto alla teoria informatica quantistica, prendendo in considerazione in particolare il concetto di trasformazione e tracciandone anche il formalismo matematico. Da ultimo, il collegamento ai dispositivi ottici coinvolti, come half e quarter wave plates, ha consentito nuovamente di collegare l’aspetto teorico a quello tecnologico, toccando anche la questione della misura, operazione spesso distruttiva nei confronti del qubit.

Una breve sessione di Q&A finale ha infine portato sul palco anche le prospettive future per questo settore, con particolare riguardo alle tecnologie più promettenti tra quelle in fase di studio al giorno d’oggi.

La Commissione Elettronica e Informatica ringrazia vivamente i nostri ospiti e tutti i Soci presenti e vi dà appuntamento ai prossimi eventi a tema!

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L’era dell’informazione quantistica è ormai alle porte!

Martedì 25 maggio ha avuto luogo il seminario The Germanium Quantum Information Route tenuto dal professor Giordano Scappucci, in cui si è parlato del futuro delle tecnologie quantistiche e delle ultime linee di ricerca riguardanti i materiali adatti alla realizzazione di computer quantistici.

Durante il webinar sono state fornite alcune nozioni di base per la comprensione del funzionamento dei dispositivi quantistici, evidenziandone le differenze rispetto alle tecnologie classiche e i vantaggi nella risoluzione di specifici problemi complessi.

Il professor Scappucci ha infatti chiarito il significato del qubit, l’unità fondamentale dell’informazione quantistica: si tratta della sovrapposizione di due stati quantistici, che nel caso di un elettrone corrispondono alla condizione di spin up o spin down. Conseguenza di tale sovrapposizione è il numero esponenziale di informazioni che possono essere memorizzate da una quantità limitata di qubit, ottenendo così una capacità di elaborazione di molto maggiore rispetto a quella associata a computer classici. Tuttavia, è noto che per eseguire calcoli quantistici complessi sono necessari milioni di qubit, organizzati in sistemi quantistici difficili da progettare, costruire e far funzionare.

Entrando più nel merito dei materiali nanostrutturati, il nostro oratore ha poi esposto il funzionamento dei semiconductor quantum dots, sistemi molto simili a transistor costituiti da buche di potenziale all’interno delle quali possono essere isolate singole cariche, i cui stati energetici associati a spin up e spin down sono separati da un gap energetico dell’ordine delle microonde. È stata recentemente proposta l’idea di combinare matrici di qubit con elementi di elettronica classica, ottenendo così dei circuiti integrati quantistici.

Nella seconda parte del seminario è stata invece approfondita una linea di ricerca portata avanti dallo Scappucci Lab, riguardante l’utilizzo di eterostrutture planari a base di germanio per il confinamento di quantum dots. Il professore ha spiegato come, grazie ad una leggera compressione del reticolo cristallino di un sottile strato di germanio, depositato tra due stati di una lega di silicio-germanio, sia possibile modificare drasticamente le proprietà di questo materiale, rendendolo particolarmente adatto alla produzione di qubit. A tal riguardo sono stati illustrati i risultati sperimentali più significativi, tra cui l’ultimo importante risultato raggiunto nei laboratori del QuTech: un transistor quantistico a quattro qubit.

Nel finale, in sede di discussione con i partecipanti al seminario, è stato evidenziato il fatto che, sebbene i risultati ad oggi ottenuti non permettano l’utilizzo di computer quantistici per la soluzione di problemi reali, i recenti successi nello sviluppo di materiali quantistici, ottenuti anche dal gruppo di ricerca guidato dal professore, fanno sperare in un rapido avanzamento nello sviluppo di tali dispositivi.

Ringraziamo vivamente tutti i Soci presenti e il professor Scappucci per lo stimolante seminario, auspicando future collaborazioni. La CT Elettronica e Informatica tornerà a settembre con nuove proposte!

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La ricerca giovane e l’elettronica organica

Al secondo evento ufficiale NINE il microfono è passato a tre dottorandi nostri ospiti: Tommaso Losi, Francesco Modena e Stefano Pecorario. Giovedì 1° aprile si è infatti tenuto il webinar Elettronica organica stampata, con la presenza dei tre giovani ricercatori che ci hanno raccontato il proprio punto di vista sul settore e alcuni dettagli più tecnici del proprio lavoro presso l’IIT, l’Istituto Italiano di Tecnologia.

L’evento si è articolato su una presentazione delle caratteristiche, dei punti di forza e delle necessità di miglioramento dell’elettronica organica stampata, su un approfondimento dedicato a particolari transistor organici e su una panoramica del progetto SiMBiT, parte del programma europeo Horizon 2020.

Più in particolare, Stefano Pecorario ha illustrato ai partecipanti i concetti alla base dell’approccio moderno all’elettronica organica, flessibile e stampabile, con un occhio di riguardo alle tecnologie di produzione, ai vantaggi e alle limitazioni che contraddistinguono questo particolare campo. I sistemi di stampa quotidianamente in uso presso il gruppo di ricerca IIT guidato dal professor Mario Caironi mostrano già oggi potenzialità di scale-up verso l’implementazione pratica di interessanti applicazioni leggere, biodegradabili e perfino edibili, alcune delle quali illustrate già durante il talk.

Nel prosieguo dell’evento, Tommaso Losi ha invece approfondito la struttura e le prestazioni dei transistor organici di recente concezione, sottolineando l’esistenza di prolifiche linee di ricerca nella direzione dell’incremento della capacità computazionale di questi sistemi: pur trattandosi di un genere di elettronica intrinsecamente molto distante dalle velocità di calcolo offerte dal più tradizionale silicio, gli ultimi sviluppi nel settore hanno dimostrato che interessanti traguardi possono comunque essere raggiunti, per esempio il superamento del limite previsto di 100 MHz per la frequenza di calcolo.

Per concludere, Francesco Modena si è rivolto invece a un’applicazione dell’elettronica stampata di interesse biomedicale, riferendosi al progetto SiMBiT nell’ambito del quale opera quotidianamente. La recente accelerazione nella riduzione delle dimensioni dei circuiti organici, presto nella scala dei nanometri, potrà senz’altro portare l’elettronica a interfacciarsi a livello molecolare con grande precisione ed efficienza anche con i sistemi biologici.

L’appuntamento è stato infine un’utile occasione per i Soci NINE per conoscere la realtà di IIT, un ambiente molto dinamico, votato al trasferimento tecnologico e che, concentrandosi notevolmente su alcune specifiche aree della scienza e dell’ingegneria, è in grado di contribuire concretamente al rapido rinnovamento della tecnologia italiana.

Anche questa volta siamo molto contenti della partecipazione dei Soci e ringraziamo i nostri ospiti per il tempo dedicatoci! La CT Elettronica e Informatica tornerà presto per ulteriori proposte!

/da