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DART-WARS: che la forza sia nel qubit

Criostato del laboratorio COLD (Credits: Carlo Ligi)

La fantascienza trae spesso spunto dalla fisica ma è vero anche il contrario, soprattutto nella scelta degli acronimi. Così è per DART-WARS, nome del progetto dell’area rivelatori ed elettronica con cui l’INFN vuole portare il suo contributo allo sviluppo di tecnologie legate alla realizzazione del supercomputer quantistico.

Si tratta di un progetto di ricerca triennale che è stato appena approvato e finanziato dalla commissione V dell’INFN e che vede coinvolte le sezioni INFN di Milano-Bicocca, Lecce, il gruppo collegato di Salerno, i Laboratori Nazionali di Frascati e il TIFPA di Trento, coordinati da Andrea Giachero dell’Università di Milano-Bicocca. Tra i partner, l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, la Fondazione Bruno Kessler e il gruppo sudcoreano dell’IBS-CAPP.

DART-WARS, ovvero Detector Array Readout with Traveling Wave AmplifieRS, svilupperà amplificatori superconduttivi a larga banda, in grado di fornire un alto guadagno minimizzandone il rumore intrinseco, spingendosi fino al limite quantistico. “Gli amplificatori di DART-WARS, basati su materiali superconduttori, avranno un alto grado di sensibilità, garantendo al contempo un rumore elettronico al minimo livello possibile in natura, il cosiddetto rumore quantistico” – spiega Giachero. Verranno studiate diverse soluzioni progettuali, differenti materiali superconduttivi e avanzati processi di fabbricazione al fine di realizzare amplificatori in grado di presentare caratteristiche mai raggiunte. Questi dispositivi verranno impiegati per registrare i segnali prodotti da arrays di rivelatori a bassa temperatura come MKIDs e TESs per misure di fisica fondamentale, e per leggere matrici di qubits.

I Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN partecipano al progetto DART-WARS con il gruppo del Laboratorio di Criogenia COLD (CryOgenic Laboratory for Detectors) che in particolare si occuperà della supervisione della fabbricazione degli amplificatori parametrici “Traveling Wave” e della successiva caratterizzazione. Carlo Ligi, responsabile della criogenia della Divisione Acceleratori: “In molti campi della fisica sperimentale c’è la necessità di rivelare segnali sempre più piccoli e deboli, per esempio per la ricerca di neutrini o della materia oscura, come già facciamo anche nel laboratorio COLD, con l’esperimento QUAX. Migliorare la qualità della catena di amplificazione del segnale ci consentirà di spingere a livelli sempre più alti la sensibilità dei rivelatori, con l’obiettivo di arrivare a misurare i singoli fotoni nella banda delle microonde. Per poi pensare di esportare queste tecnologie dentro i computer quantistici”.