L'odierna tecnologia dell'informazione e della comunicazione è nata dall'invenzione e dallo sviluppo della meccanica quantistica nel secolo scorso. Ma, bello com'è che miliardi di transistor possono essere impacchettati nel tuo smartphone o che i fotoni vengono instradati su Internet con l'aiuto dei laser, i dispositivi alla base della "prima rivoluzione quantistica" si basano semplicemente sulle strane proprietà della meccanica quantistica, non li utilizzano direttamente.

Il CERN Quantum Technology Initiative (QTI), annunciato a giugno dal Direttore Generale del CERN Fabiola Gianotti, vede il CERN unirsi a uno sforzo globale in rapida crescita per realizzare una "seconda rivoluzione quantistica", in base alla quale fenomeni come la sovrapposizione e l'entanglement, che consentono a un oggetto di trovarsi in due posti contemporaneamente o di influenzarne un altro istantaneamente, vengono sfruttati per costruire nuovi computer, comunicazione, dispositivi di rilevamento e simulazione.

È difficile prevedere l'impatto di tali tecnologie quantistiche sulla società, ma per la fisica delle alte energie e il CERN i vantaggi sono evidenti. Includono algoritmi di calcolo avanzati per far fronte alle future sfide di analisi dei dati, rivelatori ultrasensibili per la ricerca di particelle a settori nascosti e onde gravitazionali, e l'uso di sistemi quantistici ben controllati per simulare o riprodurre il comportamento di complessi fenomeni quantistici a molti corpi per la ricerca teorica.

Sebbene relativamente nuovo sulla scena delle tecnologie quantistiche, Il CERN si trova nella posizione unica di avere in un unico luogo il variegato insieme di competenze e tecnologie, inclusi software, informatica e scienza dei dati, teoria, sensori, criogenia, l'elettronica e la scienza dei materiali – necessarie per un tale sforzo multidisciplinare. AEgIS al deceleratore antiprotonico del CERN, che è in grado di esplorare la natura entangled multiparticellare dei fotoni dall'annichilazione del positronio, è uno dei numerosi esempi di esperimenti del CERN esistenti che già operano in aree tecnologiche pertinenti. Il CERN fornisce anche preziosi casi d'uso per aiutare a confrontare gli approcci classici e quantistici a determinate applicazioni, come dimostrato di recente quando un team del Caltech ha utilizzato un computer quantistico composto da 1098 qubit superconduttori per "riscoprire" il bosone di Higgs dai dati di LHC. La ricca rete di relazioni accademiche e industriali del CERN che lavorano in collaborazioni uniche come CERN openlab è un ulteriore punto di forza.

Il percorso verso il QTI del CERN è iniziato con un workshop sull'informatica quantistica nella fisica delle alte energie organizzato dall'openlab del CERN nel novembre 2018, cui sono seguite diverse iniziative, progetti pilota ed eventi. Durante i prossimi tre anni, l'iniziativa valuterà il potenziale impatto delle tecnologie quantistiche sul CERN e sulla fisica delle alte energie sulla scala temporale dell'HL-LHC (fine anni 2030) e oltre. La governance e gli strumenti operativi sono in via di definizione e si stanno definendo obiettivi concreti di R&S nelle quattro principali aree delle tecnologie quantistiche:informatica; rilevamento e metrologia; comunicazione; e simulazione ed elaborazione delle informazioni. Il CERN QTI svilupperà anche un programma internazionale di istruzione e formazione in collaborazione con esperti, università e industria, e identificare meccanismi per la condivisione delle conoscenze all'interno degli Stati membri del CERN, la comunità della fisica delle alte energie, altre comunità di ricerca scientifica e la società in generale.

"Prendendo parte a questo settore in rapida crescita, Il CERN non solo ha molto da offrire, ma ne trarrà anche un beneficio diretto, "dice Alberto Di Meglio, coordinatore del CERN QTI e responsabile del CERN openlab. "L'iniziativa sulla tecnologia quantistica del CERN, aiutando a strutturare e coordinare le attività con la nostra comunità e le numerose iniziative internazionali pubbliche e private, è un passo fondamentale per prepararsi a questo entusiasmante futuro quantistico".