(AGENPARL) - Roma, 28 Maggio 2026 - l Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell’Energia statunitense contribuisce allo sviluppo di tecnologie di calcolo quantistico per aiutare a risolvere le grandi sfide nei settori dell’energia, della fisica, della chimica e non solo.

Una parte importante di questo impegno consiste nel fungere da punto di riferimento per le aziende all’avanguardia nella ricerca e sviluppo nel campo del calcolo quantistico e nel preparare la forza lavoro quantistica del futuro. Il Berkeley Lab collabora con l’industria e con l’intero ecosistema della ricerca quantistica, dalla teoria all’applicazione , per fabbricare e testare dispositivi basati sulla meccanica quantistica, sviluppare software e algoritmi e costruire prototipi di computer e reti. Queste capacità consentono inoltre al Berkeley Lab di svolgere un ruolo chiave in Quantum California , una nuova iniziativa a livello statale per coordinare la leadership della California nella tecnologia quantistica, nello sviluppo della forza lavoro e nella crescita economica. 

“L’esperienza e le competenze del Berkeley Lab sono una componente vitale dell’ecosistema quantistico nazionale e contribuiscono a garantire che le scoperte possano passare dalle fasi sperimentali alle applicazioni pratiche”, ha affermato Bert de Jong, direttore del Quantum Systems Accelerator e scienziato del Berkeley Lab.

Ecco alcuni modi in cui il Berkeley Lab è già parte integrante dell’ecosistema quantistico nazionale, supportando l’industria e altro ancora:

Banco di prova per reti di applicazioni quantistiche per nuove tecnologie di entanglement (QUANT-NET)

QUANT-NET sta realizzando una piattaforma di test per il calcolo quantistico distribuito a tre nodi che collega il Berkeley Lab con l’UC Berkeley, distribuendo l’entanglement quantistico su 5 km di fibra ottica. Il progetto è guidato da ricercatori del Berkeley Lab e di ESnet, in collaborazione con co-responsabili scientifici dell’UC Berkeley, del California Institute of Technology e dell’Università di Innsbruck. Si tratta dell’unica piattaforma di test del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) dedicata al calcolo quantistico distribuito. Il team di QUANT-NET collabora con partner industriali per sviluppare e implementare i loro componenti sulla piattaforma di test, fornisce il proprio software modulare per l’utilizzo con altre reti quantistiche e condivide con la comunità scientifica i progressi tecnologici realizzati sulla piattaforma. 

Il team ha compiuto progressi significativi verso una rete quantistica pratica e scalabile. Il banco di prova offre attualmente nodi di calcolo quantistico a trappola ionica realizzati su misura, con microtrappole stampate in 3D ottimizzate per le comunicazioni quantistiche. Il team ha anche implementato la conversione di frequenza quantistica in frequenze di telecomunicazione e ha sviluppato un’innovativa piattaforma software modulare per reti quantistiche con un framework a due livelli che automatizza le operazioni di rete quantistica . Questo approccio a due livelli ha recentemente vinto il premio per il miglior articolo nella sezione “Reti e comunicazioni quantistiche” alla conferenza IEEE Quantum Week 2025.

Acceleratore di sistemi quantistici (QSA)

Il Quantum Systems Accelerator (QSA) , guidato dal Berkeley Lab in collaborazione con i Sandia National Laboratories, è uno dei cinque centri nazionali di ricerca sulla scienza dell’informazione quantistica del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE). Istituito nel 2020 e rinnovato nel 2025 , il QSA riunisce esperti provenienti da importanti istituzioni accademiche, dall’industria e da laboratori nazionali per sviluppare dispositivi quantistici in grado di affrontare problemi scientifici al di là della portata dei computer convenzionali, utilizzando tre tecnologie di qubit all’avanguardia: ioni intrappolati, sistemi superconduttori e atomi neutri.

Grazie a queste collaborazioni multisettoriali, le scoperte scientifiche di QSA, come i sistemi di array riconfigurabili di atomi neutri, sono state adottate dall’industria, con hardware implementato da aziende come QuEra e licenze commerciali per tecnologie di cavi flessibili. QSA ha dimostrato un simulatore quantistico a 256 atomi, migliorando la scalabilità e le capacità dell’hardware quantistico per applicazioni nel mondo reale. Il sistema di controllo open-source QubiC, utilizzato anche da collaboratori industriali come NVQLink di NVIDIA , supporta il benchmarking scalabile dei dispositivi e lo sviluppo di algoritmi.

L’ecosistema di innovazione di QSA comprende tavole rotonde dedicate al settore e i partner beneficiano dell’accesso a risorse più ampie, come fonderie quantistiche di livello mondiale e strutture nazionali per utenti, software open-source e capacità di progettazione rapida di qubit. Queste risorse offrono chiari punti di accesso per la collaborazione industriale e hanno permesso partnership di successo sia con aziende consolidate che con startup.

Centro nazionale di calcolo scientifico per la ricerca energetica (NERSC)

Il National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) supporta il lavoro di oltre 11.000 ricercatori scientifici attraverso il calcolo ad alte prestazioni. Dal 2022, il programma QIS @ Perlmutter del NERSC , che supporta progetti di scienza dell’informazione quantistica con tempo di calcolo e competenze, ha assegnato oltre mezzo milione di ore di calcolo a più di 30 team di progetto QIS in laboratori nazionali, industria e università. Inoltre, il programma Quantum Computing Access del NERSC offre ad alcuni utenti l’accesso ai computer quantistici di IBM e QuEra Computing per l’utilizzo nelle loro ricerche. Collaborando con aziende come NVIDIA, QuEra, Xanadu, Rigetti e altre su progetti di simulazione quantistica, mitigazione degli errori, chimica, scienza dei materiali e fisica della materia condensata, il NERSC sta accelerando le simulazioni quantistiche su scala di supercalcolo.

Fonderia Molecolare

La Molecular Foundry offre accesso a competenze, strumentazione e sviluppo di strumenti per la ricerca su scala nanometrica. Poiché i fenomeni a livello nanometrico interessano quasi ogni campo scientifico, la Foundry riunisce un’ampia gamma di capacità, tutte sotto lo stesso tetto. I ricercatori qui lavorano per migliorare la comprensione fondamentale dei fenomeni quantistici nei materiali, puntando a scoperte rivoluzionarie in termini di coerenza e scalabilità nel calcolo e nella sensoristica quantistica. I ricercatori del settore industriale possono collaborare con il personale che integra sintesi e progettazione su scala atomica, caratterizzazione multimodale, teoria accelerata dall’intelligenza artificiale e feedback dei dispositivi per raggiungere questi obiettivi. Tra gli strumenti disponibili figurano un cluster QIS che consente ai ricercatori di sperimentare con decine di materiali e metodi per la realizzazione di componenti di qubit in un unico sistema automatizzato, e un frigorifero a diluizione di prossima consegna che consentirà l’analisi ad alto rendimento dei qubit. 

Sorgente luminosa avanzata

L’ Advanced Light Source (ALS) produce fasci luminosi di raggi X, ultravioletti e infrarossi per la ricerca all’avanguardia. Ogni anno, fino a 2.000 scienziati provenienti dall’industria, dal mondo accademico e dai laboratori nazionali utilizzano l’ALS per studiare i materiali con precisione atomica, un lavoro che è alla base di tecnologie che vanno dai semiconduttori all’accumulo di energia. Le capacità dell’ALS stanno ampliando la frontiera quantistica, consentendo la visualizzazione e il controllo degli stati quantistici in nuovi materiali, tra cui superconduttori, isolanti topologici e magneti sottili a livello atomico, aiutando l’industria ad accelerare l’innovazione nell’elettronica di prossima generazione e nei dispositivi quantistici.

Preparare la forza lavoro di domani 

Mentre la ricerca quantistica all’avanguardia spinge i confini della tecnologia, i laboratori nazionali contribuiscono anche a formare una forza lavoro pronta per un settore in rapida evoluzione. In prima linea in questo impegno c’è la QSA, che forma ogni anno oltre 150 studenti di dottorato e 100 dottorandi, creando un solido bacino di talenti nel campo quantistico per mantenere le imprese e gli enti di ricerca americani all’avanguardia del settore. 

A complemento delle attività di QSA presso il Berkeley Lab, i tirocini e i progetti di ricerca pratica presso l’ Advanced Quantum Testbed (AQT) preparano studenti, postdoc e ricercatori all’inizio della carriera a professioni in settori quali la progettazione e la fabbricazione di dispositivi quantistici, l’ingegneria criogenica e il software quantistico scalabile. Gli ex allievi diventano poi leader dell’innovazione in aziende tecnologiche, startup e istituti di ricerca. Attraverso la ricerca e sviluppo collaborativa, le partnership hardware e talenti qualificati, l’AQT rafforza la leadership americana nelle tecnologie quantistiche rivoluzionarie. 

Partendo da questa solida base di formazione universitaria e post-dottorato, sono in corso iniziative per coinvolgere gli studenti fin dalle prime fasi del loro percorso formativo. L’Ufficio per i tirocini accademici e la formazione del personale docente del Berkeley Lab (precedentemente denominato Workforce Development & Education e K–12 STEM Education), in collaborazione con partner come i Sandia National Laboratories, sta sviluppando programmi che introducono gli studenti e gli insegnanti delle scuole superiori ai concetti della meccanica quantistica ben prima che i percorsi di carriera siano definiti. L’obiettivo è quello di stimolare la curiosità, costruire competenze fondamentali e creare percorsi verso future carriere nel campo della meccanica quantistica.

Una di queste iniziative pionieristiche rivolte a studenti e insegnanti delle scuole superiori è il Quantum Computing Mathematics and Physics Summer Camp (QCaMP ) della QSA . Quello che era iniziato come una serie di brevi sessioni online si è evoluto in programmi completi in presenza. Ad oggi, il QCaMP ha raggiunto più di 300 insegnanti e oltre 200 studenti in tutto il paese. Molti ex partecipanti, sia studenti che insegnanti, sono tornati al Berkeley Lab come tirocinanti di ricerca quantistica. Sulla scia di questo successo, il Berkeley Lab prevede di rafforzare le collaborazioni con college e università nel 2026, con una maggiore attenzione alla preparazione al mondo del lavoro.

L’Advanced Light Source, il NERSC e il Molecular Foundry sono strutture di ricerca a disposizione degli utenti dell’Ufficio della Scienza del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, situate presso il Berkeley Lab. 

Il Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) si dedica alla ricerca pionieristica incentrata sulla scoperta scientifica e sulle soluzioni per un approvvigionamento energetico abbondante e affidabile. Le competenze del laboratorio spaziano dai materiali alla chimica, dalla fisica alla biologia, dalle scienze della Terra e ambientali alla matematica e all’informatica. Ricercatori di tutto il mondo si affidano alle strutture scientifiche di livello mondiale del laboratorio per le proprie ricerche innovative. Fondato nel 1931 sulla convinzione che i problemi più complessi si affrontino al meglio lavorando in team, il Berkeley Lab e i suoi scienziati sono stati insigniti di 17 premi Nobel. Il Berkeley Lab è un laboratorio nazionale multidisciplinare gestito dall’Università della California per conto dell’Ufficio della Scienza del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. 

L’Ufficio per la Scienza del Dipartimento dell’Energia (DOE) è il principale sostenitore della ricerca di base nelle scienze fisiche negli Stati Uniti e si impegna ad affrontare alcune delle sfide più urgenti del nostro tempo. Per ulteriori informazioni, visitare il sito energy.gov/science .

Uno studente ricercatore di dottorato ispeziona un’unità di elaborazione quantistica. (Credito: Thor Swift/Berkeley Lab)