Abstract
Le tecnologie quantistiche si candidano a trasformare radicalmente il panorama della comunicazione e delle reti di telecomunicazione, aprendo la strada a un nuovo paradigma basato su principi fisici completamente diversi da quelli della teoria dell’informazione classica. In particolare, esse si fondano su proprietà peculiari della meccanica quantistica – come la sovrapposizione, l’entanglement e la non-clonabilità dei qubit – che non hanno equivalenti nel mondo tradizionale. Tali caratteristiche, se adeguatamente sfruttate, possono portare a prestazioni inedite in termini di sicurezza, velocità, efficienza energetica e capacità di elaborazione distribuita. Questi progressi si prevede abbiano un impatto profondo anche nel campo emergente del calcolo distribuito quantistico, offrendo nuovi strumenti concettuali e tecnici per risolvere problemi computazionali di estrema complessità, che oggi risultano intrattabili anche per i più avanzati supercomputer classici. Finora, la maggior parte delle attività di ricerca e sviluppo si è concentrata principalmente sugli aspetti di sicurezza, in particolare sulla distribuzione quantistica delle chiavi crittografiche (Quantum Key Distribution, QKD). Nonostante i notevoli successi in questo ambito, manca ancora un approccio sistemico e una visione globale e integrata della comunicazione quantistica, capace di includere anche le problematiche legate alla trasmissione dell’informazione, all’interoperabilità dei dispositivi e alla resilienza delle reti quantistiche. Uno degli ostacoli tecnici più rilevanti in questo contesto è rappresentato dal rumore quantistico, ovvero dalle interferenze dovute all’interazione incontrollata dell’informazione quantistica con l’ambiente esterno. Tali interazioni indesiderate portano alla decoerenza, che compromette l’integrità dei qubit e, di conseguenza, l’affidabilità dei protocolli di comunicazione quantistica. Di fronte a questo problema, lo sviluppo di efficaci tecniche di correzione degli errori risulta imprescindibile non solo per il calcolo quantistico e le memorie quantistiche, ma anche per l’intero ecosistema delle reti quantistiche future. A differenza dei sistemi classici, tuttavia, la correzione degli errori quantistici (Quantum Error Correction, QEC) presenta complessità aggiuntive dovute ai principi fondamentali della fisica quantistica. In particolare, il teorema di non-clonazione impedisce la duplicazione dei qubit, e ogni operazione di misura altera inevitabilmente lo stato del sistema. Questo impone l’uso di codifiche ridondanti intelligenti, che consentano di rilevare e correggere gli errori senza compromettere l’informazione quantistica. Proprio per il suo ruolo cruciale nella protezione contro la decoerenza e gli errori sistemici, la progettazione di codici di correzione degli errori quantistici (Quantum Error-Correcting Codes, QECC) è oggi uno dei temi di ricerca centrali nella scienza dell’informazione quantistica. Tali codici permettono la trasmissione e l’elaborazione affidabile dell’informazione quantistica anche in presenza di disturbi, fornendo la base per la costruzione di architetture scalabili e resilienti. L’obiettivo strategico del progetto è quello di rafforzare il patrimonio di competenze, conoscenze e capacità tecnologiche a livello nazionale, contribuendo in modo sostanziale alla creazione di un’infrastruttura per la comunicazione quantistica avanzata. Il fine ultimo è quello di progettare, sviluppare e validare sistemi e reti quantistiche in grado di supportare comunicazioni affidabili, sicure e ad alte prestazioni, anche in condizioni ambientali non ideali e in presenza di rumore e imperfezioni reali. Il progetto si articola in tre principali linee di attività sinergiche: 1. Progettazione e caratterizzazione di una nuova classe di stati quantistici, sviluppati appositamente per essere robusti rispetto alle imperfezio
Dettagli del progetto
Responsabile scientifico: Marco Chiani
Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Ingegneria dell'Energia Elettrica e dell'Informazione "Guglielmo Marconi"
Coordinatore:
Università degli Studi di Ferrara - Amministrazione Centrale(Italy)
Contributo totale Unibo: Euro (EUR) 95.317,00
Durata del progetto in mesi: 24
Data di inizio
28/09/2023
Data di fine:
28/02/2026
