Favorire la connessione con le esigenze industriali grazie a un programma di divulgazione e formazione continua nel campo della scienza e della tecnologia quantistica: è l’obiettivo del progetto NQSTI, che ha visto il contributo di Leonardo in diversi ambiti tecnologici e applicativi, con un forte orientamento alle tecnologie Atom-based e Photon-based, alla loro integrazione e modellizzazione.

Organizzato secondo il modello Spoke, il programma Innovation Grant di NQSTI ha coinvolto un totale di 20 enti italiani, con lo scopo di studiare e manipolare oggetti quantistici (atomi, molecole, fotoni ed elettroni) per arrivare a future applicazioni industriali.

Tale obiettivo ha permesso lo sviluppo di infrastrutture tecniche innovative, la definizione di nuovi standard, la formazione di figure tecniche e professionali e la creazione di un nuovo centro di coordinamento tra i settori pubblico e privato. In questo contesto, Leonardo ha avuto un ruolo attivo nello sviluppo tecnologico di quattro Spoke, che introducono le basi per nuove architetture quantistiche, per lo sviluppo di tecnologie quantistiche basate sui fotoni, per l'integrazione di dispositivi quantistici in sistemi funzionali di prova e per la modellizzazione completa e caratterizzazione dei dimostratori quantistici sviluppati.

Dalle tecnologie ai casi d’uso
Le attività hanno rafforzato la ricerca competitiva e innovativa nel campo della scienza e della tecnologia quantistica e hanno stimolato la futura innovazione industriale in questo settore.

Un asse centrale ha riguardato l'individuazione di tecniche e risorse innovative per la preparazione di sistemi atomici, molecolari e ionici omogenei e ibridi con entropia ridotta attraverso l'utilizzo di nuovi schemi per il rilevamento degli stati quantistici con elevata risoluzione spaziale, temporale e spettroscopica e protocolli di controllo quantistico ottimale che massimizzino la fedeltà e la velocità di specifici compiti quantistici.

In parallelo, con focus su piattaforme bulk e integrate, sono stati impegnati diversi materiali (come molecole e punti quantici semiconduttori), diverse tecnologie e architetture (come geometrie 1D, 2D o eterostrutturate) con un approccio interdisciplinare che si colloca all'interfaccia tra ottica quantistica, (nano)fabbricazione e fotonica. Ciò, con l'obiettivo di sviluppare sorgenti di stati quantistici fotonici e rilevatori nel regime a fotone singolo/multifotonico.

Con il fine di integrare singoli oggetti quantistici negli elementi costitutivi delle architetture di calcolo quantistico, simulazione quantistica e rilevamento quantistico, particolare attenzione hanno avuto la realizzazione di reti scalabili di qubit interagenti e lo sviluppo di nuovi metodi e strumenti per il controllo e la lettura dei dispositivi ad alta fedeltà.

Nel campo della modellizzazione e caratterizzazione si è dato spazio allo sviluppo di tecniche di integrazione innovative per la combinazione di moduli specifici, la realizzazione di sistemi integrati che combinino capacità di rilevamento, trasmissione ed elaborazione e la creazione di interfacce innovative per la gestione dei segnali rilevati dai sistemi integrati.

Nel loro insieme, queste attività delineano un contributo focalizzato su tecnologie abilitanti e casi d’uso concreti, con impatto su domini industriali e di sicurezza.

Valore generato
Il contributo di Leonardo in NQSTI ha permesso di rafforzare le competenze interne su tecnologie emergenti, sviluppare soluzioni innovative in ambiti strategici e consolidare la collaborazione con università e centri di ricerca. Il progetto rappresenta un esempio concreto di come la sinergia tra industria e ricerca possa generare innovazione ad alto impatto, con ricadute dirette su sicurezza e futura industrializzazione di tecnologie a basso TRL.

Il National Quantum Science and Technology Institute è un’iniziativa strategica finanziata dal MUR (Decreto Direttoriale D.D. n. 1564 dell'11 ottobre 2022,  PNRR – Missione 4, Componente 2, Investimento 1.3 “Partenariati estesi a Università, centri di ricerca, imprese e finanziamento progetti di ricerca”) e dall’Unione Europea (fondo NextGenerationEU). Ha coinvolto complessivamente 32 persone, distribuite tra le sedi Leonardo di Genova, Roma e Firenze, con un budget complessivo pari a 1.660.462,33€ finanziato dal MUR per il 60% dei costi eleggibili.