"La Svizzera può giocare un ruolo chiave"
L'ETH Klaus Ensslin ha diretto il Centro nazionale di competenza per la ricerca "Scienza e tecnologia quantistica" per 12 anni. Il programma si conclude alla fine dell'anno. Chi siamo parla di scoperte scientifiche e del ruolo della Svizzera nella ricerca quantistica.
Signor Ensslin, il Centro nazionale di competenza per la ricerca "Scienza e tecnologia quantistica" (NCCR QSIT) si concluderà alla fine dell'anno. ? arrivato in un momento caratterizzato dalla "seconda rivoluzione quantistica". Cosa significa questo termine?
Il termine "seconda rivoluzione quantistica" si riferisce all'entanglement degli oggetti quantistici, ossia alla capacità di controllare più oggetti quantistici. Questo sviluppo è iniziato negli anni '80. Negli ultimi anni si è aggiunto l'aspetto ingegneristico. Non solo si possono controllare più oggetti quantistici, ma anche utilizzarli per costruire sistemi completamente nuovi.
Qual è stata la prima rivoluzione quantistica?
Negli anni '50 sono stati sviluppati dispositivi come il laser o il transistor, anch'essi basati su principi di meccanica quantistica. In altre parole, è stato sfruttato tecnicamente un certo aspetto della meccanica quantistica. Oggi, invece, gli oggetti quantistici vengono utilizzati per costruire cose che prima non esistevano. Il mio collega Tilman Esslinger, ad esempio, costruisce reticoli ottici in cui colloca atomi freddi per creare stati completamente nuovi. O Yiwen Chu, che accoppia coerentemente oscillatori meccanici a circuiti superconduttori. Sono tutte cose che non esistono in natura.
La ricerca quantistica oggi si occupa di sistemi completamente diversi. Questa ampiezza tematica ha senso a lungo termine, ad esempio per la costruzione di un computer quantistico? Oppure si sta delineando una concentrazione su alcune tecnologie?
A un certo punto, ci sarà una concentrazione nella tecnologia quantistica, come in altre aree tecnologiche. Le grandi aziende hanno già fatto la loro scelta. Microsoft ha optato per i qubit topologici, Google e IBM stanno lavorando con circuiti superconduttori. Ma credo che ci vorranno almeno altri 10 anni prima di sapere quale sia la tecnologia migliore. Potrebbe anche darsi che non lo sappiamo ancora. Sarebbe quindi prematuro porsi dei limiti ora.
Quando si guarda indietro al QSIT dell'NCCR: Quali sono, secondo lei, i risultati più importanti?
Abbiamo raggiunto traguardi scientifici in molte aree. All'ETH di Zurigo, ad esempio, abbiamo migliorato la correzione degli errori dei sistemi quantistici e fatto progressi nella padronanza di oggetti quantistici sempre più grandi. I nostri colleghi dell'Università di Ginevra sono riusciti a trasmettere informazioni criptate quantisticamente per 550 chilometri. Si tratta di un record mondiale. All'Università di Basilea, siamo riusciti a collegare due diversi sistemi quantistici tramite fibre ottiche. Questi collaboratori sono importanti per il futuro, perché probabilmente lavoreremo sempre di più con tecnologie ibride. Un altro grande successo è che i membri del NCCR QSIT hanno ottenuto circa 40 sovvenzioni ERC. Questo ha dato un ulteriore impulso alla nostra ricerca.
"La scienza sta andando molto bene, la Svizzera ha una perla nella ricerca quantistica che viene sacrificata. Ne sentiremo le conseguenze tra qualche anno".Klaus Ensslin
Cosa succederà dopo la fine del NCCR QSIT?
Sotto la guida di Andreas Wallraff, è stato fondato un nuovo Centro per i quanti presso l'ETH di Zurigo, che sosterrà la cooperazione tra i vari dipartimenti. Esistono centri simili a Basilea, Ginevra e Losanna. A livello nazionale, la nuova Iniziativa Quantistica Svizzera sarà lanciata nel gennaio 2023 per mettere in rete i vari attori. Tutte le università partecipanti concordano sul fatto che la ricerca quantistica è un tema caldo. Per questo motivo, nel 2018 l'UE ha lanciato la Quantum Flagship da un miliardo di euro.
Tuttavia, i ricercatori svizzeri sono ora esclusi da questo importante programma di ricerca.
Nel primo ciclo della Quantum Flagship, la Svizzera ha raccolto 25 milioni di euro di fondi per la ricerca e ha partecipato a 6 dei 20 progetti. In confronto: la Germania ha raccolto 40 milioni, tutti gli altri Paesi meno. La Svizzera ha quindi partecipato in modo sproporzionato. Non partecipiamo più alla seconda fase. Esiste un programma sostitutivo finanziato dalla National Science Foundation, ma ovviamente non è lo stesso.
L'UE non sta danneggiando se stessa con questa posizione dura?
Lo penso anch'io. I ricercatori dell'UE vogliono che ci uniamo a loro. Ma è inutile. In questo caso, la scienza è ostaggio della politica.
Come si sente lei come persona colpita?
Fa male. La scienza sta andando molto bene, la Svizzera ha una perla nella ricerca quantistica che viene sacrificata. Ne sentiremo le conseguenze tra qualche anno. Per me che sono un ricercatore affermato, le conseguenze sono sopportabili; ho costruito la mia rete. Ma per i giovani ricercatori le conseguenze sono drammatiche.
Un altro fattore di influenza è rappresentato dalle grandi aziende tecnologiche che stanno investendo ingenti somme nella ricerca quantistica. Un colpo di fortuna per la ricerca?
Il coinvolgimento delle grandi aziende ha diverse conseguenze sulla ricerca accademica. Alcune parti del nostro settore sono inondate di denaro, così molte persone valide passano all'industria. Persino un professore di fisica dell'ETH è stato reclutato da una grande azienda, il che è insolito. Tuttavia, il grande impegno delle aziende apre anche nuove opportunità di collaborazione, con tutti i suoi vantaggi e svantaggi.
Cosa significa questo in termini concreti?
Grazie a queste collaborazioni, è possibile realizzare progetti tecnicamente complessi che altrimenti non sarebbero possibili. L'industria lavora in modo professionale e fa progredire rapidamente i singoli settori. Il rovescio della medaglia: le aziende hanno obiettivi precisi. Specificano esattamente quando vogliono essere dove. Questo toglie libertà alla ricerca. D'altro canto, i progressi scientifici in ambito universitario ricevono un'attenzione molto maggiore, in quanto potrebbero rappresentare la prossima svolta decisiva per l'intero settore.
NCCR QSIT
La Centro Nazionale di Competenza per la Ricerca "Scienza e Tecnologia Quantistica (NCCR QSIT) è iniziato nel 2011 ed è stato ampliato due volte. L'ETH di Zurigo è stato il leader, insieme all'Università di Basilea come co-leader. Anche l'EPF di Losanna, l'Università di Ginevra, l'IBM Research Laboratory di Zurigo e l'Università della Svizzera italiana di Lugano hanno partecipato al NCCR QSIT.
L'NCCR QSIT combina la fisica quantistica e la teoria dell'informazione, due campi di ricerca centrali nati nel XX secolo, per sviluppare tecnologie per il XXI secolo.
Oltre alle grandi aziende tecnologiche, anche gli Stati Uniti e la Cina stanno investendo ingenti somme nella ricerca quantistica. L'Europa può tenere il passo?
Siamo in grado di tenere il passo nella ricerca fondamentale, in cui l'Europa è leader. Quello che ci manca sono le grandi aziende disposte a rischiare. Almeno abbiamo il laboratorio di ricerca IBM qui a Zurigo, con il quale collaboriamo bene da anni.
Che ruolo hanno le aziende spin-off nate dal NCCR QSIT?
Non vanno sottovalutate. Queste aziende non generano miliardi, ma sono altamente innovative. La Svizzera ha il potenziale per svolgere un ruolo chiave nella tecnologia quantistica come nell'industria automobilistica. Anche se non produce automobili in proprio, ha molti fornitori importanti.
Qual è l'equilibrio nell'insegnamento, soprattutto nel programma di Master in Ingegneria Quantistica, introdotto nel 2019?
L'ETH di Zurigo è stata la prima scuola universitaria a offrire un corso di studio di questo tipo. Ora ci sono programmi simili a Losanna e Ginevra. L'esperienza finora è stata molto buona. Abbiamo studenti fantastici e motivati. Tutti noi ne traiamo beneficio. Il grande collo di bottiglia nella ricerca quantistica è rappresentato dagli specialisti.
Quale contributo ha dato il NCCR QSIT alla promozione delle donne?
Negli ultimi anni sono successe molte cose nel Dipartimento di fisica e abbiamo nominato diverse giovani professoresse. Al NCCR QSIT abbiamo beneficiato delle politiche di reclutamento delle scuole universitarie. Un numero significativamente maggiore di donne sta ora svolgendo un dottorato di ricerca in ambito quantistico. Un importante strumento di finanziamento che abbiamo sviluppato al NCCR QSIT è il premio Inspire, che utilizziamo per promuovere le donne a livello di master e post-dottorato. Questi premi vengono ora assegnati anche da altri Centri nazionali di competenza per la ricerca e dal nuovo Quantum Center dell'ETH di Zurigo. Ma naturalmente dobbiamo continuare a lavorare su una cultura di apertura e di inclusione per la ricerca quantistica.
Informazioni sulla persona
Klaus Ensslin è professore di fisica sperimentale presso il Laboratorio di fisica dello stato solido dell'ETH di Zurigo dall'ottobre 1995. Nella sua ricerca, studia le proprietà elettroniche dei nuovi dispositivi a semiconduttore. Un obiettivo importante del gruppo di lavoro è il controllo sempre migliore delle proprietà quantistiche degli elettroni nelle nanostrutture. Klaus Ensslin è stato co-iniziatore e direttore del NCCR QSIT.