Tecnologie quantistiche: dal laboratorio al mercato
FBK da sempre conduce ricerca su superconduttori, dispositivi fotonici, ottici, micromeccanici, elettronici all’avanguardia come tecnologie abilitanti per l’innovazione nei campi della ricerca biomedica, delle esplorazioni spaziali e delle applicazioni quantistiche.
Nei prossimi anni è prevista una rivoluzione che deriva dalla gestione dei fenomeni quantistici per computer, sensori e materiali innovativi.
L’impatto di questa rivoluzione è dirompente: le QT hanno effetti immediati e di vasta portata su tutti i campi della scienza, dall’informatica alla biologia, dalle telecomunicazioni all’ingegneria, alla medicina, all’economia e all’ambiente.
La sfida per i prossimi 5-10 anni è portare le QT anche nella rete produttiva italiana, attraverso la ricerca multidisciplinare, orientata alla tecnologia ai massimi livelli, con start-up in grado di trasferire e implementare nuove tecnologie sotto forma di prodotti.
Punti di forza di FBK
FBK si pone come partner di ricerca e innovazione altamente flessibile:
- PERSONALIZZAZIONE: FBK è in grado di soddisfare le più peculiari richieste della specifica applicazione industriale
- COMPETENZE: ha la capacità di progettazione, fabbricazione e prototipazione della Clean room, coi massimi standard qualitativi (tecnologie micro e nano-elettroniche per sensori e dispositivi di nuova generazione)
- NETWORK: grazie al confronto con partner internazionali di eccellenza, FBK garantisce la migliore soluzione a ogni problema.
Tecnologie e campi di applicazione
- MEMS Mass Flow sensors for cold gas microthrusters
I sensori di flusso di massa MEMS made in FBK sono attualmente a bordo dei satelliti spaziali per le missioni spaziali a lungo termine GAIA, LISA PATHFINDER, MICROSCOPE ed EUCLIDE. Il livello di technology readiness (TRL) è 9/9 (sistema effettivo collaudato in ambiente operativo).
- Sensori di immagine a singolo fotone per imaging quantistico
Nelle applicazioni di imaging quantistico è necessario rilevare singoli fotoni con elevata precisione spaziale. La tecnologia SPAD (single-photon avalanche diodes) integrata in chip CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor) con funzioni smart nel pixel è una tecnologia abilitante per imaging avanzato. - Fotomoltiplicatori al silicio
Rivelatori in silicio a singolo fotone (silicon photomultipliers) a elevate prestazioni, realizzati in tecnologia custom FBK per svariate applicazioni. La tecnologia è flessibile e si adatta a diverse lunghezze d’onda e condizioni operative ed è possibile studiare un design focalizzato alla risoluzione di problemi specifici.
Progetti in evidenza
In ambito del Pnrr:
NQSTI Scarl (National Quantum Science and Technology Institute) HUB è il partenariato guidato dall’Università di Camerino. FBK avrà il ruolo di leader dello Spoke 7 “Complete Quantum System” (S7), e per questo potrà rappresentare il punto di riferimento per le aziende italiane che vorranno approfondire e sfruttare i risultati del progetto. Lo Spoke 7 si concentrerà sullo sviluppo di sistemi quantistici completi basati su nuove idee sviluppate in collaborazione con gli altri Spoke in cui i ricercatori simuleranno, progetteranno e testeranno dispositivi e moduli quantistici.
L’obiettivo che si pone è quello di facilitare l’integrazione e la comunicazione tra settori differenti: uno sforzo straordinario per sviluppare nuova ricerca di base che promuova lo sviluppo industriale. Dopo una prima fase di sviluppo e integrazione di dispositivi già esistenti, i sistemi quantistici completi saranno testati in esperimenti di laboratorio volti a dimostrare il loro potenziale per un eventuale uso industriale, tenendo conto delle indicazioni delle aziende partner e saranno principalmente dedicati a campi di applicazione come la sicurezza, lo spazio, l’ambiente, la biomedicina e l’energia.
Ecosistema SAMOTHRACE
La linea prioritaria dell’ecosistema Samothrace rientra nell’ambito dell’area “Digitale, Industria e Spazio” del Piano Nazionale della Ricerca (PNR).
L’obiettivo principale è far leva sulla consolidata vocazione del territorio siciliano nel campo della microelettronica e delle micro e nano tecnologie per portarla a un livello più alto e diffuso che possa avere un impatto significativo e tangibile sullo scenario industriale dell’isola e sull’intera società.
SAMOTHRACE, si prefigge di elevare le competenze e risorse già presenti nel territorio relativamente a micro e nano tecnologie, smart devices, materiali innovativi, con l’obiettivo di metterle a sistema nella catena dell’innovazione in ambito energia, salute, ambiente, smart mobility, protection and maintainance of cultural heritages e precision agricolture. FBK partecipa in qualità di affiliato allo Spoke 2 con un coinvolgimento specifico nei settori dello sviluppo di strumenti e sensori per applicazioni biomedicali.
Ecosistema VITALITY
Vitality (Ecosistema Innovazione, digitalizzazione e sostenibilità per l’economia diffusa nel Centro Italia) si prefigge lo sviluppo e il trasferimento dell’innovazione per rendere più competitivi i sistemi produttivi regionali, migliorando così la sostenibilità e la qualità della vita nei sistemi urbani, nelle aree rurali e negli ambienti sia di vita che di lavoro.
FBK partecipa in qualità di affiliato allo Spoke 2 (ASTRA – Alleanza per la ricerca e le tecnologie spaziali avanzate) guidata dal Gran Sasso Science Institute (GSSI), relativo alla realizzazione di un satellite, in particolare con attività di:
- sviluppo di sensori innovativi di radiazione che effettueranno il monitoraggio delle radiazioni ionizzanti;
- sviluppo di soluzioni software per aumentare l’affidabilità di sistemi.
Contributo alle INFRASTRUTTURE DI RICERCA del Pnrr
Acronimo di Elecronic-photonic integrated quantum simulator platform, ha l’ambizione di sviluppare una nuova generazione di simulatori quantistici, consistente in un dispositivo delle dimensioni di un chip, completamente integrato, funzionante a temperatura ambiente e di potenza scalabile, potendo affiancare molti dispositivi in parallelo.
Obiettivo: realizzare un microscopio quantistico funzionante con la tecnica del ghost imaging, dove l’immagine viene creata con fotoni che non hanno interagito col campione. In questo modo è possibile utilizzare i sensori nel visibile sviluppati da FBK per osservare le lunghezze d’onda dell’infrarosso.
Obiettivo: conquistare la leadership italiana nelle scienze e tecnologie quantistiche. Aziende e istituzioni di ricerca insieme per attrarre di investimenti e sviluppare nuova tecnologia nell’ambito della flagship europea da 10 miliardi in 10 anni.
WBG Pilot Line Project
Supportato da una valutazione positiva dalla Chips Joint Undertaking, il progetto della Linea Pilota WBG (Wide Band Gap), guidato dall’Italia e realizzato in collaborazione con Finlandia, Polonia, Svezia, Austria, Francia e Germania, prevede la realizzazione di un’infrastruttura altamente innovativa specializzata nella ricerca su nuovi materiali Wide Band Gap (WBG), ad ampio gap di banda, come carburo di silicio e nitruro di gallio, fondamentali per lo sviluppo di dispositivi per applicazioni come automotive, comunicazioni, spazio e rinnovabili.
. Ecco quindi l’occasione anche per FBK di essere partecipe dello sviluppo di sistemi ad alta efficienza, che permetteranno più facilmente una conversione green dei nostri modi di muoverci o di produrre energia. La Fondazione avrà il compito di ampliare la propria tecnologia di micro e nanofabbricazione affiancando al silicio, proprio cavallo di battaglia, il carburo di silicio. Il particolarmente adatto alla fabbricazione di componenti in motori elettrici, nei sistemi di conversione fotovoltaica e in altri ambiti, come quello delle comunicazioni ad alta frequenza e sistemi quantistici
Il progetto prevede fondi europei pari a 180 milioni di euro, cui si aggiungono ulteriori finanziamenti statali e privati, portando il totale a 360 milioni di euro circa, di cui 212 per l’impianto di Catania.
Il finanziamento previsto per FBK è di 15 Milioni di euro che saranno utilizzati per il potenziamento delle tecnologie disponibili presso i propri laboratori così da garantire supporto “state of the art and beyond” a utenti esterni che includono altre realtà di ricerca e aziende.
