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Albert Einstein considerava paradossali e misteriosi alcuni fenomeni della meccanica quantistica (pur avendo contribuito alla sua nascita) mentre Richard Feynman, uno dei più brillanti fisici del secondo Novecento, affermava che nessuno la comprende davvero. Eppure, oggi questa parte della fisica viene tranquillamente usata, ha già prodotto numerose applicazioni tecnologiche (i laser e la risonanza magnetica, ad esempio) e altre sono in vista come i computer quantistici e le reti di comunicazione quantistiche. Proprio ciò di cui si occupa Angela Sara Cacciapuoti, giovane docente dell’università di Napoli Federico II e tra le 13 donne in tutto il mondo recentemente insignite del prestigioso riconoscimento Stars in Computer Networking and Communications 2021. Il premio le è stato assegnato dall’associazione internazionale N2Women “per le sue ricerche legate alla comprensione delle sfide e dei progressi tecnologici necessari per la realizzazione di una Quantum Internet”, cioè una rete di comunicazione globale basata sulla meccanica quantistica che promette applicazioni prima impensabili in settori strategici come le comunicazioni ultrasicure o il calcolo distribuito. Nata 41 anni fa a Pozzuoli, Sara Cacciapuoti si è laureata in ingegneria delle telecomunicazioni alla Federico II, dove oggi è professoressa associata presso il Dieti (Dipartimento di ingegneria elettrica e delle tecnologie dell’informazione) e co-direttrice del gruppo di ricerca in Quantum Internet che opera nei settori Quantum Communications and Networks e Quantum Information Processing. “Oggi – spiega Sara Cacciapuoti – la ricerca nelle reti di comunicazione quantistiche punta a rispondere a due forti esigenze: la sicurezza delle trasmissioni e la potenza di calcolo. Per la prima, la prospettiva è riuscire ad avere delle comunicazioni intrinsecamente sicure grazie al fatto che un qubit non può essere letto o copiato senza essere alterato. Con il mio gruppo – aggiunge – stiamo contribuendo a progettare e sviluppare una rete di comunicazione quantistica capace di interconnettere fra loro dispositivi quantistici. È qualcosa di totalmente differente dall’Internet che conosciamo e permette cose altrimenti irrealizzabili. Ma la Quantum Internet abilita anche altre applicazioni, come il Distributed Quantum Computing sul quale pure siamo impegnati”. A farci capire di che cosa parliamo pensa la stessa docente: “Nella computazione distribuita classica, al raddoppio delle risorse di calcolo corrisponde un raddoppio della potenza di calcolo; nel Distributed Quantum Computing l’aumento lineare delle risorse porta invece a un aumento esponenziale della capacità di calcolo, grazie a principi e fenomeni della meccanica quantistica come quello di superposizione e dell’entanglement, ossia della correlazione”. Ci muoviamo dunque in settori strategici e non a caso l’anno scorso la Commissione europea ha creato un consorzio di aziende e istituti di ricerca (di cui fanno parte Airbus, Orange, PwC France et Maghreb, Leonardo, Telespazio, Cnr e Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica) per realizzare la European Quantum Communication Infrastructure, la futura Internet quantistica europea, allo scopo di garantire comunicazioni a prova di hacker tra infrastrutture critiche e istituzioni governative europee. “La realizzazione di una rete quantistica – riprende Sara Cacciapuoti – è uno sforzo mondiale. L’Ue ha un programma di finanziamenti da 1 miliardo di euro in 10 anni per una rete europea; negli Usa c’è un progetto analogo e Russia e Cina stanno investendo moltissimo. Le sperimentazioni su reti quantistiche sono diffuse in tutto il mondo, compresa l’Italia, dove si lavora a un’infrastruttura che va da Nord a Sud, una dorsale quantistica per la Quantum Key Distribution (Qkd), un protocollo che sfrutta i principi della meccanica quantistica per generare chiavi crittografiche sicure. I vantaggi di una rete quantistica non si limitano alla Qkd: con la Quantum Internet possiamo realizzare quelle che sono note come Genuine Quantum Communications. Nei prossimi 10 anni ci aspettiamo una prima fase di dispiegamento di questa rete quantistica, anche se per ora è difficile fare previsioni sull’utente finale. In ogni caso, anche quando avremo la Quantum Internet, quella classica non sarà eliminata, ma assisteremo a una loro convivenza”. La ricerca scientifica è un’attività che richiede fondi e strutture adeguate e purtroppo spesso si pensa che attività del genere non possano essere condotte in Italia e men che meno al Sud. La storia di Sara Cacciapuoti racconta invece una realtà diversa, quella di chi, dopo un dottorato di ricerca a Napoli e lunghe esperienze all’estero, sceglie di tornare per restare. “Sono stata in Spagna e negli Stati Uniti. Ho ricevuto altre proposte sempre dall’estero, ma ho deciso di tornare perché avevo voglia di costruire qualcosa di importante qui, a casa mia. Sono sempre stata orgogliosa di appartenere alla Federico II perché stando all’estero mi sono resa conto della qualità della formazione che avevo ricevuto e di quanto i nostri ragazzi siano apprezzati ovunque. Certo – continua – dopo il rientro ci sono stati anche momenti difficili perché avevo un bambino piccolo e il periodo del precariato è stato duro. Però, alla fine, l’ho superato e oggi quello che faccio qui mi appaga”. Il Dieti ha dato vita a un progetto formativo innovativo e all’avanguardia: il primo dottorato in Italia interuniversitario in Quantum Technologies (a Napoli, Camerino e al Cnr di Firenze), incardinato nel dipartimento di fisica ma interdisciplinare perché destinato anche agli ingegneri. È un esperimento riuscito (a fine gennaio si è concluso il primo ciclo triennale), destinato a continuare e ad ampliarsi con l’attivazione di una nuova laurea magistrale in tecnologie quantistiche. “In questo percorso – riprende Sara Cacciapuoti – siamo stati sostenuti dall’ateneo che ha creduto nel progetto e ha investito risorse, ma abbiamo anche partner esterni. Sul tema delle comunicazioni quantistiche e reti, il mio gruppo ha ricevuto due finanziamenti dal Ministero della Difesa e abbiamo poi collaborazioni in corso con Ibm Italia. Facciamo anche parte di UniversiTim, un progetto della Tim a diffusione nazionale con il quale vengono erogate borse di dottorato su tematiche considerate strategiche, come le attività di ricerca quantum che sviluppiamo nel mio gruppo. Insomma, fin qui tutto bene. Guardando al futuro spero di poter dare un contributo importante a quest’area di ricerca e anche di restituire parte del credito che ho ricevuto da questo ateneo, facendo quello che per me è il lavoro più bello del mondo”. Come a dire che si può essere donna, meridionale e scienziata di successo a livello internazionale anche scegliendo di restare nella propria terra. A patto, però, di avere determinazione e un ambiente che riconosca il merito e abbia voglia di investire sul futuro.