Parma, 5 novembre 2025 – Inaugurato al Campus Scienze e Tecnologie dell’Università di Parma il Laboratorio di Scienze e Tecnologie Quantistiche, dotato di una nuova strumentazione all’avanguardia per lo studio di fenomeni di grande interesse per le applicazioni emergenti in ambito quantistico.
Verso lo Zero Assoluto il titolo dell’appuntamento, aperto dai saluti del Rettore Paolo Martelli seguiti dagli interventi del Direttore del Dipartimento di Scienze Matematiche, Fisiche e Informatiche Adriano Tomassini e del docente Stefano Carretta, professore di Fisica teorica della materia, modelli, metodi matematici e applicazioni.
Al termine degli interventi la visita al Laboratorio, collocato nel Plesso di Fisica e la cui realizzazione, insieme alle attività di ricerca già in corso, consolida la posizione dell’Ateneo come uno dei centri di riferimento nazionale e internazionale nel campo delle scienze quantistiche.
I ricercatori e le ricercatrici del gruppo di spin-based quantum science (tra cui Stefano Carretta, Giuseppe Allodi, Paolo Santini, Roberto De Renzi, Massimo Solzi, Elena Garlatti, Alessandro Chiesa, Francesco Cugini e Francesco Albarelli) sono ora in grado di raggiungere temperature dell’ordine di 10 mK grazie a un nuovo criostato a diluzione e di studiare nuovi fenomeni quantistici legati alla chiralità con una nuova potente sorgente laser.
Il nuovo criostato (Dilution Refrigerator DR di Leiden Cryogenics), acquistato nell’ambito del progetto NQSTI – National Quantum Science and Technology Institute (finanziato dall’Unione Europea – NextGenerationEU e dal Ministero dell’Università e della Ricerca, PNRR MUR Project PE0000023-NQSTI, referente scientifico Stefano Carretta), rappresenta un traguardo fondamentale per le attività di ricerca dell’Ateneo nel campo delle tecnologie quantistiche basate sullo spin. L’impianto raggiunge temperature operative comprese tra i 10 e i 15mK e campi magnetici fino a 9 tesla. È inoltre dotato di una sonda a radiofrequenza a banda larghissima, una soluzione unica nel suo genere. Il DR sarà dotato anche di sensori micro-SQUID per misure magnetometriche a bassissime temperature. Grazie a queste caratteristiche, il nuovo DR permetterà di esplorare regimi fisici estremi, isolare il sistema quantistico dal rumore dovuto all’ambiente esterno, preparare i qubit/qudit (unità base del calcolo quantistico) in uno stato definito e di realizzare esperimenti di manipolazione quantistica. Ricercatori e ricercatrici Unipr realizzeranno veri e propri algoritmi di computazione quantistica manipolando sistemi di spin.
Un ulteriore passo avanti verso l’utilizzo di sistemi di spin per le tecnologie quantistiche potrà essere fatto integrando molecole magnetiche con sistemi chirali che mostrino selettività di spin indotta da chiralità (CISS). Esattamente come una vite destrorsa si infila soltanto nella propria filettatura, una molecola chirale seleziona infatti lo spin degli elettroni che la attraversano. Questo fenomeno, legando lo spin alla carica, potrebbe permettere di aumentare notevolmente le temperature di utilizzo delle tecnologie quantistiche. Lo sviluppo di nuovi esperimenti sarà possibile grazie alla nuova sorgente laser a stato solido (InnoLas SpitLight EVO S), con oscillatore parametrico ottico (OPO). Il nuovo laser è infatti in grado di generare impulsi con lunghezze d’onda variabili su un ampio spettro, con alte frequenze di ripetizione e con energia per impulso e potenza media elevate. Ricercatori e ricercatrici Unipr integreranno la foto-eccitazione di molecole tramite impulsi laser con tecniche di risonanza magnetica nucleare per esperimenti avanzati sul CISS.
La nuova sorgente laser è stata acquistata nell’ambito del progetto europeo ERC-Synergy CASTLE – Chirality and spin selectivity in electron transfer processes: from quantum detection to quantum enabled technologies, del quale Stefano Carretta è uno dei Principal Invastigator.
Oltre alla progettazione e realizzazione di esperimenti quantistici, il gruppo di spin-based quantum science dell’Università di Parma svolge un’intensa attività teorica che include lo sviluppo di algoritmi particolarmente performanti, sfruttando qudit, ossia unità di calcolo quantistico che possono trovarsi in più di due stati.
