Un computer quantistico capace di funzionare interamente a temperatura ambiente, senza ricorrere al raffreddamento criogenico in nessuna delle componenti fondamentali del sistema. È il risultato raggiunto da Rotonium, startup deep tech italiana fondata da Roberto Siagri e Fabrizio Tamburini, che ha presentato a Padova un prototipo di computer quantistico fotonico con un processore da quattro qubit effettivi e un chip dalle dimensioni di appena 18 per 4 millimetri. La particolarità della tecnologia risiede nella possibilità di utilizzare i fotoni, le particelle della luce, per elaborare informazioni quantistiche senza le infrastrutture di raffreddamento necessarie ad altre architetture di calcolo quantistico, come quelle basate sui circuiti superconduttori. Nel sistema sviluppato da Rotonium, infatti, l’intera catena quantistica funziona a temperatura ambiente: dalla sorgente che genera i singoli fotoni al processore che li utilizza per eseguire le operazioni, fino ai rivelatori incaricati di leggere i risultati. Il prototipo rappresenta il primo passo di un programma industriale che punta a rendere il calcolo quantistico più compatto, accessibile e integrabile nei dispositivi elettronici. L’obiettivo è superare progressivamente la necessità di concentrare queste tecnologie esclusivamente in grandi centri specializzati, sviluppando processori e acceleratori quantistici utilizzabili anche in contesti industriali, nei sistemi autonomi e nelle applicazioni spaziali.
Computer quantistico italiano: un chip di 18 per 4 millimetri con quattro qubit effettivi
Il prototipo è stato presentato a Padova, città nella quale Rotonium ha il proprio quartier generale operativo. Al centro della macchina si trova un processore fotonico che misura soltanto 18 millimetri di lunghezza e 4 millimetri di larghezza, progettato per eseguire elaborazioni quantistiche sfruttando le proprietà fisiche della luce. La capacità di calcolo dichiarata è di quattro qubit effettivi. Con questa definizione, Rotonium identifica i qubit che possono essere utilizzati contemporaneamente all’interno di un calcolo verificato, nelle condizioni di prova dichiarate. La distinzione è centrale nell’approccio tecnologico dell’azienda, che intende concentrare lo sviluppo non soltanto sull’aumento del numero di qubit, ma anche sulla loro effettiva utilizzabilità. Uno degli aspetti più rilevanti riguarda l’eliminazione della criogenia lungo l’intero percorso dell’informazione quantistica. Il sistema non richiede raffreddamento a temperature estremamente basse né per generare i singoli fotoni, né per elaborarli, né per rilevare i risultati delle operazioni. Questa caratteristica è alla base della strategia di Rotonium per ridurre progressivamente dimensioni, consumi energetici e costi, affrontando alcuni degli ostacoli che limitano l’integrazione del calcolo quantistico nei sistemi elettronici tradizionali.
Come funziona il computer quantistico fotonico senza criogenia
La tecnologia sviluppata da Rotonium utilizza diverse proprietà fisiche dei fotoni per codificare e manipolare l’informazione quantistica. A differenza delle architetture che impiegano circuiti superconduttori, questa soluzione si basa sulla luce e sulla possibilità di sfruttarne differenti caratteristiche per rappresentare e processare l’informazione. In particolare, l’approccio permette di rappresentare più qubit all’interno di un singolo fotone ed eseguire operazioni logiche fra di essi. Si tratta di una scelta progettuale orientata alla realizzazione di circuiti quantistici compatti, con l’obiettivo di integrarli progressivamente nei sistemi elettronici e nelle piattaforme di calcolo già utilizzate in ambito industriale. La soluzione combina nuovi circuiti fotonici e metodologie dedicate alla gestione degli errori, una delle principali difficoltà tecniche da affrontare per aumentare le prestazioni dei computer quantistici. L’architettura proprietaria è progettata per contenere la complessità dei sistemi durante la crescita della capacità di calcolo. Un ulteriore elemento riguarda la produzione dei componenti.
La tecnologia è stata concepita per utilizzare processi produttivi compatibili con la fotonica su silicio, una caratteristica che potrebbe favorire il futuro passaggio dalla sperimentazione alla realizzazione industriale dei processori. Il patrimonio tecnologico sviluppato dalla startup comprende sei famiglie brevettuali, dalle quali sono già derivate 25 domande di brevetto, con quattro brevetti concessi. Fabrizio Tamburini, cofondatore e Chief Quantum Officer di Rotonium, spiega le caratteristiche del progetto: “la scelta di utilizzare la luce ci permette di affrontare alcuni dei principali limiti fisici e tecnologici che oggi rendono complessa la realizzazione dei computer quantistici”. “Sfruttiamo diverse proprietà fisiche del singolo fotone, chiamate gradi di libertà per codificare ed elaborare l’informazione quantistica. L’intero sistema funziona a temperatura ambiente, senza criogenia: dalla sorgente che genera i fotoni al processore, fino ai rivelatori che leggono i risultati. Un secondo elemento fondamentale riguarda la gestione degli errori, che affrontiamo attraverso un’architettura proprietaria orientata a contenere la complessità dei sistemi. Il prototipo da quattro qubit effettivi rappresenta un passaggio importante: dimostra la possibilità di sviluppare circuiti fotonici compatti e costituisce la base sulla quale lavorare per aumentare progressivamente la capacità di calcolo”.
Edge quantum computing: il calcolo quantistico arriva su robot, satelliti e dispositivi industriali
La prospettiva industriale di Rotonium si basa sul concetto di edge quantum computing, un modello che punta a portare le capacità di elaborazione quantistica direttamente nei luoghi in cui i dati vengono generati e utilizzati. La strategia prevede lo sviluppo di acceleratori quantistici integrabili in robot, mezzi a guida autonoma, satelliti e sistemi industriali, affiancando il calcolo quantistico alle tecnologie elettroniche convenzionali. La possibilità di realizzare componenti più compatti e meno dipendenti da infrastrutture specializzate assume particolare importanza nei contesti in cui dimensioni, peso ed energia disponibile costituiscono vincoli progettuali determinanti. È il caso soprattutto delle applicazioni spaziali, ma anche dei sistemi elettronici destinati a operare direttamente sul campo. Tra gli ambiti applicativi individuati dalla startup figura l’intelligenza artificiale eseguita direttamente a bordo dei dispositivi, con la prospettiva di utilizzare acceleratori quantistici per specifiche attività di elaborazione. Un’altra possibile applicazione riguarda la pianificazione di percorsi e movimenti, con l’obiettivo di aumentare l’efficienza operativa e ridurre i consumi energetici. Questa prospettiva interessa in particolare i sistemi robotici e i mezzi autonomi, nei quali l’elaborazione delle informazioni è direttamente collegata alle decisioni e alle operazioni da eseguire. La tecnologia viene inoltre sviluppata in funzione dell’analisi avanzata delle immagini, con l’obiettivo di riconoscere oggetti e particolari anche in condizioni di illuminazione particolarmente precarie. Un ulteriore campo di interesse è l’elaborazione delle informazioni raccolte dai sensori quantistici, per interpretare le condizioni dell’ambiente attraverso sistemi di calcolo integrati. La prospettiva più ampia è contribuire alla realizzazione di una Internet delle cose potenziata dalle tecnologie quantistiche, nella quale sensori quantistici, processori quantistici e sistemi di comunicazione quantistica possano operare insieme.
Roberto Siagri: “rendere il calcolo quantistico accessibile anche alle imprese”
La possibilità di portare i processori quantistici fuori dalle infrastrutture specializzate rappresenta uno degli obiettivi industriali principali della startup. Per Rotonium, il futuro della tecnologia non dipende esclusivamente dalla capacità di aumentare il numero dei qubit, ma anche dalla possibilità di realizzare sistemi concretamente utilizzabili, affidabili e sostenibili sotto il profilo dei costi e dei consumi. Roberto Siagri, cofondatore e amministratore delegato di Rotonium, afferma: “il calcolo quantistico non deve rimanere una tecnologia riservata a pochi grandi centri di ricerca o alle imprese che possono permettersi infrastrutture milionarie”. “Vogliamo contribuire a democratizzarne l’accesso, trasformandolo progressivamente in uno strumento utilizzabile anche nei contesti industriali e nei sistemi elettronici. Per farlo serve un cambio di prospettiva: non conta soltanto quanti qubit riusciamo a sviluppare, ma quanto siano realmente utilizzabili. È ciò che chiamiamo Industrial Quantum Utility, l’equilibrio tra prestazioni, dimensioni, peso, consumi, costi e possibilità di impiego. Questo significa anche progettare sistemi affidabili, capaci di funzionare a lungo senza interruzioni e di tornare rapidamente operativi in caso di guasto. L’Italia ha competenze scientifiche e tecnologiche per giocare un ruolo importante in questa trasformazione. La sfida è riuscire a trasformarle in prodotti, imprese e capacità industriale, accompagnando la ricerca con investimenti e una visione di lungo periodo”. Il principio dell’Industrial Quantum Utility sintetizza quindi l’impostazione adottata dall’azienda: valutare una tecnologia quantistica considerando contemporaneamente le prestazioni computazionali e le caratteristiche necessarie al suo utilizzo in un prodotto industriale. In questa prospettiva, la possibilità di garantire continuità di funzionamento, affidabilità, manutenzione e ripristino dopo eventuali guasti assume un ruolo centrale accanto alla crescita delle capacità di elaborazione.
Da quattro a 96 qubit effettivi: il programma di Rotonium fino al 2030
Il prototipo presentato a Padova costituisce la base di una roadmap tecnologica e industriale che prevede un aumento progressivo della capacità di calcolo e una contemporanea riduzione delle dimensioni dei sistemi. La prima tappa è fissata al 2028, quando Rotonium punta a realizzare un computer quantistico da 16 qubit effettivi in formato desktop tower. Si tratterebbe di un’evoluzione rispetto alla macchina sperimentale attuale, con una maggiore capacità di elaborazione all’interno di un sistema destinato a una configurazione più compatta. Nel 2029, il programma prevede lo sviluppo di un acceleratore quantistico con oltre 32 qubit effettivi su scheda PCI Express (PCIe). Il formato PCIe è utilizzato per collegare componenti aggiuntivi a computer e server, come avviene per le schede grafiche e altri acceleratori hardware. Questa fase rappresenta un passaggio particolarmente importante per la strategia dell’azienda, perché punta a rendere possibile l’integrazione del calcolo quantistico all’interno di infrastrutture informatiche e sistemi industriali, affiancando l’acceleratore ai processori tradizionali. Per il 2030, Rotonium ha fissato l’obiettivo di raggiungere 96 qubit effettivi. Nello stesso anno è previsto anche lo sviluppo di un System-on-Module, vale a dire un modulo elettronico compatto progettato per essere integrato direttamente all’interno dei dispositivi. Il programma non si conclude con il traguardo del 2030. La prospettiva di più lungo periodo prevede infatti di arrivare a migliaia di qubit effettivi entro il 2035, proseguendo lungo le due direttrici dell’incremento delle prestazioni e della miniaturizzazione dei componenti. Si tratta di obiettivi di sviluppo futuri, attraverso i quali Rotonium intende passare gradualmente dai prototipi sperimentali alla realizzazione di prodotti quantistici utilizzabili nei sistemi elettronici e nelle applicazioni industriali.
Computer quantistici e intelligenza artificiale: l’obiettivo di ridurre i consumi dei data center
Tra le applicazioni previste dalla strategia di Rotonium rientrano anche i data center dedicati all’intelligenza artificiale, infrastrutture nelle quali la capacità di elaborazione e il fabbisogno energetico rappresentano elementi determinanti. L’obiettivo è sviluppare acceleratori quantistici ai quali affidare specifiche operazioni di calcolo, affiancandoli ai processori convenzionali per contribuire a ridurre l’energia necessaria alle elaborazioni dell’AI. La possibilità di integrare componenti quantistici nelle infrastrutture informatiche tradizionali è uno degli aspetti centrali del programma industriale, in particolare attraverso lo sviluppo delle future schede PCIe. Gli eventuali vantaggi energetici dovranno tuttavia essere verificati sulle singole applicazioni, tenendo conto non soltanto dei consumi del processore quantistico, ma anche di quelli dell’intero sistema e della qualità dei risultati ottenuti. La strategia prevede dunque un utilizzo mirato del calcolo quantistico per determinate elaborazioni, in funzione delle caratteristiche e delle necessità dei diversi ambiti applicativi.
Rotonium, la startup italiana fondata nel 2022: brevetti, investimenti e industrializzazione
Rotonium è stata fondata nel 2022 da Roberto Siagri e Fabrizio Tamburini e opera nel settore delle tecnologie quantistiche fotoniche. L’azienda sviluppa processori e computer quantistici progettati per funzionare a temperatura ambiente, con particolare attenzione alla possibilità di integrarli nei sistemi elettronici. La sua strategia, definita edge-first, prevede di progettare fin dall’inizio le tecnologie tenendo conto dei vincoli di dimensioni, peso, consumi energetici, affidabilità e manutenzione richiesti dalle applicazioni finali. L’incremento progressivo della capacità di calcolo viene quindi affiancato allo sviluppo di soluzioni utilizzabili nei diversi contesti operativi, dai dispositivi industriali ai robot, dai veicoli autonomi ai satelliti, fino ai computer e alle infrastrutture dei data center. Per sostenere questo percorso, Rotonium ha inoltre avviato un round di finanziamento di Serie A, destinato allo sviluppo tecnologico, alla miniaturizzazione dei processori quantistici e al passaggio verso l’industrializzazione. La trasformazione dei risultati della ricerca in componenti e prodotti industriali costituisce il passaggio sul quale si concentra il programma della startup italiana. Un percorso che, partendo dal processore fotonico da quattro qubit effettivi già realizzato, punta a sviluppare una nuova generazione di acceleratori quantistici compatti, integrabili e funzionanti senza criogenia, destinati ad affiancare le tecnologie di calcolo tradizionali.