Anna Grassellino - Fermilab Chicago

Anna Grassellino: la scienziata siciliana che progetta il computer quantistico più potente al mondo

Da Marsala al Fermilab di Chicago, la strepitosa carriera di Anna Grassellino

È siciliana la scienziata che dirige il progetto per la realizzazione di un super computer: Anna Grassellino, di origini marsalesi, che dal 2019 svolge il ruolo di Deputy Chief Technology Officer al Fermilab di Chicago.

Anna Grassellino nell’agosto 2020, ha ricevuto l’incarico da parte del Dipartimento per l’energia del governo statunitense di progettare il computer quantistico più potente mai esistito.

Per la realizzazione del progetto, Grassellino si avvarrà di sue scoperte inedite, e di quelle per cui era già stata premiata nel 2017, con la più alta onorificenza che gli Stati Uniti riconoscono ai giovani ricercatori nei campi della scienza e dell’ingegneria. L’allora presidente Barack Obama, le ha infatti conferito il “Presidential Early Career Award for Scientist and Engineers”, premio istituito nel 1996 da Bill Clinton.

Anna Grassellino, classe 1981, da circa un anno si cimenta nell’ultima frontiera della tecnologia informatica: la realizzazione di elaboratori che, sfruttando le leggi della fisica e della meccanica quantistica, superano le barriere imposte dai limiti dei supercomputer attuali, per aprire nuovi orizzonti nell’Intelligenza Artificiale. Un’avventura, iniziata negli anni ‘80 del secolo scorso, grazie agli studi del fisico statunitense Paul Benioff, che descrisse il primo modello quantomeccanico, per un computer, a cui seguirono i lavori di Richard Feynman, fisico e divulgatore scientifico statunitense, Premio Nobel per la fisica nel 1965 per l’elaborazione dell’elettrodinamica quantistica, e Jurij Mánin, matematico tedesco.

Anna Grassellino
Anna Grassellino è la scienziata di origini marsalesi , incaricata dal governo USA di progettare il computer quantistico più potente al mondo

I traguardi raggiunti da Anna Grassellino, e le importanti scoperte

Originaria di Marsala, Anna Grassellino ha frequentato il locale Liceo Scientifico diplomandosi con lode. In seguito ha studiato ingegneria elettronica presso l’Università di Pisa, laureandosi nel 2005 con una tesi in microelettronica. Ha trascorso l’estate del 2004 come stagista al Fermilab e, successivamente, si è iscritta all’Università della Pennsylvania, per proseguire con un percorso di dottorato, specializzandosi in tecnologia a radiofrequenza superconduttiva, e fisica applicata lavorando con Nigel Lockyer, fisico delle particelle sperimentale, direttore del Fermilab di Chicago. Nel 2009 è stata insignita del premio per giovani ricercatori all’International Particle Accelerator Conference. Ha lavorato a Filadelfia e al TRIUMF di Vancouver, centro nazionale per gli acceleratori di particelle del Canada, per poi diplomarsi nel 2011.

Nel 2012, Anna Grassellino, è stata nominata ricercatore post-dottorato presso il Fermilab (che deve il nome al celebre scienziato italiano Enrico Fermi), avanzando continuamente con la carriera: viene nominata Scientist nel 2015, e Senior Scientist nel 2018. Ha ricoperto ruoli di leadership in Fermilab, a partire da capogruppo nel 2014, a Vice Capo Divisione nel 2016, e Vice Direttore Tecnico nel 2019.

Attualmente gestisce una posizione di Professore Associato presso la Northwestern University, dove è co-direttrice del Center for Applied Physics and Superconducting Technology (CAPST).

È nota per il suo lavoro pionieristico nelle cavità superconduttive a radiofrequenza per gli acceleratori di particelle di prossima generazione, con l’impiego di azoto, grazie al quale si migliora sistematicamente la risposta della superconduttività.

La tecnologia è stata adottata come standard per essere utilizzata nei laboratori di accelerazione delle particelle di tutto il mondo. Nel 2015 le è stato assegnato un premio Early Career da 2,5 milioni di dollari dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.

Non rimane quindi che augurare un grosso “in bocca al lupo” ad una donna straordinaria, che rende fieri ed orgogliosi tutti i siciliani, grazie al suo notevole e sicuramente importante contributo alla scienza, anche se, da un lato si assiste, purtroppo per l’ennesima volta, al problema della “fuga di cervelli”, che penalizza il Bel Paese.

Definizione e caratteristiche di un computer quantistico

Un computer quantistico (o quantico) sfrutta le leggi della fisica e della meccanica quantistica per l’elaborazione dei dati, adoperando come unità fondamentale il qubit o quantum bit (a differenza del calcolo elettronico, alla base dell’informatica tradizionale, la cui unità fondamentale è invece il bit).

In particolare, i qbit hanno alcune proprietà che derivano dalle leggi della fisica quantistica come:

    • La sovrapposizione di stati (possono essere contemporaneamente 0 e 1) grazie alla quale si possono fare calcoli paralleli, anziché sequenziali come avviene oggi, con la capacità computazionale dei computer “tradizionali”.
    • L’entanglement, cioè la correlazione che c’è tra un qubit ed un altro, aspetto molto importante perché è da qui che deriva una forte accelerazione nel processo di calcolo grazie all’influenza che un qubit può produrre su un altro anche se distante.
    • L’interferenza quantistica, che permette di “controllare” la misurazione dei qubit basandosi sulla natura ondulatoria delle particelle. L’interferenza di fatto rappresenta la sovrapposizione di due o più onde e, a seconda che ci sia sovrapposizione o meno tra creste e ventri – ossia le parti più alte e quelle più basse dell’onda – si possono avere interferenze costruttive, quando creste o ventri coincidono e formano un’onda che è la somma delle onde che si sovrappongono, oppure interferenze distruttive, quando a sovrapporsi sono cresta di un’onda e ventre di un’altra, in questo caso le due onde si annullano a vicenda.
Calcolo quantistico
Il calcolo quantistico permetterà di aprire nuovi orizzonti nella tecnologia informatica

Possibili applicazioni del calcolo quantistico

Le applicazioni per il calcolo quantistico (quantum computing) saranno ristrette e mirate, poiché il computer quantistico per scopi generali, non riuscirà, per ovvi motivi, ad essere economicamente accessibile su larga scala. Tuttavia, la tecnologia ha il potenziale per rivoluzionare determinati settori, come ad esempio l’apprendimento automatico di computer e robot, calcoli più veloci nell’intelligenza artificiale, che possono permettere di ottenere nuovi farmaci, in tempi più rapidi, oppure nuovi materiali da impiegare nelle costruzioni, che siano più resistenti, e molto altro ancora.

Nicola Scardina

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