Spoke 10: Quantum Computing

Lo Spoke opera nel campo delle tecnologie quantistiche come leva abilitante per problemi di calcolo estremamente complessi. Al centro del programma vi è l’integrazione tra HPC classico e QPU, così da utilizzare i computer quantistici come acceleratori per specifici task difficili da gestire con metodi tradizionali.

Il posizionamento scientifico si sviluppa in tre filoni: applicazioni quantistiche ad alta complessità, strumenti hardware e software per semplificare la programmazione e l’interoperabilità dei sistemi, progettazione di architetture quantistiche affidabili e scalabili.

Sono attivi progetti flagship su piattaforme di benchmarking, emulatori middleware e sistemi basati su tecnologie differenti, dalle soluzioni superconduttive ai processori fotoni, atomi neutri e ioni.

Gli obiettivi operativi dello Spoke coprono l’intera catena del valore del Quantum Computing:

• Software e algoritmi: progettare strumenti per sviluppare nuovi algoritmi e studiare applicazioni in ambito scientifico e industriale;
• Toolchain, validazione e benchmarking: implementare software per compilazione, ottimizzazione e verifica, con sistemi di emulazione e valutazione delle prestazioni;
• Hardware e firmware: progettare componenti quantistici e sistemi basati su tecnologie nazionali, sostenendo lo sviluppo di piattaforme affidabili e scalabili.

Le attività dello Spoke 10 riguardano la definizione di algoritmi su piattaforme quantistiche reali ed emulate, la costruzione di strumenti per la programmazione e la gestione dei sistemi quantistici e lo sviluppo di prototipi hardware nazionali. Sono inoltre in corso iniziative dedicate all’integrazione tra QPU e infrastrutture HPC del Centro, così da abilitare workflow ibridi in grado di sfruttare punti di forza complementari.

La combinazione di progetti flagship, Innovation Projects e Bandi a Cascata permette di coprire applicazioni industriali, sviluppo algoritmico, toolchain e realizzazione di componenti fisici.

Lo Spoke 10 ha sviluppato un modello di collaborazione consolidato con imprese e istituzioni, all’interno del quale sono stati avviati 10 progetti di innovazione industriale, che hanno coinvolto aziende e organismi pubblici in ambiti come fintech, cybersecurity, utilities, simulazione scientifica e applicazioni per l’AI. A questi si aggiungono 16 progetti finanziati tramite Bandi a Cascata, che hanno permesso di coinvolgere start‑up, PMI e soggetti pubblici su temi con forte trasferibilità industriale: machine learning quantistico, strumenti software, applicazioni energetiche, simulazioni avanzate e sviluppo hardware. Questo insieme di attività rende possibile un passaggio diretto delle competenze dal mondo della ricerca a quello produttivo.

Le ricadute dello Spoke si riflettono su competitività tecnologica, crescita delle imprese e rafforzamento dell’autonomia nazionale nel settore delle tecnologie quantistiche. Lo sviluppo di competenze e strumenti software e hardware riduce infatti il divario verso la maturità del Quantum Computing e rende possibili applicazioni in filiere prioritarie. La rete di progetti attivi rappresenta inoltre un canale concreto per trasferire tecnologie, competenze e infrastrutture a imprese e pubbliche amministrazioni, favorendo sperimentazione, prototipazione e adozione di sistemi quantistici avanzati. L’integrazione con l’HPC nazionale offre infine al sistema produttivo accesso diretto a risorse quantistiche di nuova generazione, in un quadro che garantisce tracciabilità, risultati misurabili e utilizzo efficace degli investimenti PNRR.