Il Contesto Nazione e Internazionale

Nel contesto nazionale e globale le tecnologie quantistiche stanno acquistando un rilievo sempre più importante. Se molte di queste tecnologie sono ancora in una fase di ricerca e sviluppo, alcune hanno ormai raggiunto la fase di utilizzazione commerciale, come ad esempio la crittografia quantistica.

Grandi aziende globali, come IBM, Google, Microsoft e altre stanno investendo enormi risorse nella ricerca e sviluppo nel campo della quantum computation. Su scala nazionale le misure previste nell'ambito del PNR 2021-2027 (da pag. 105), la nascita del Centro Nazionale per High Performance Computing con attività dedicate al calcolo quantistico su piattaforme a superconduttori, ioni, atomi e fotoni, e del Partenariato sulle scienze e tecnologie quantistiche, nell'ambito del PNRR, testimoniano l'entità dell'investimento anche del nostro Paese verso le tecnologie quantistiche.Un'interessante rappresentazione dell'attuale situazione in Europa sulla Quantum Flagship è reperibile presso questi riferiment: QT-Flagship e QT.eu.

Questa rivoluzione promessa dalle tecnologie quantistiche necessita di una comunità scientifica e professionale estesa, con competenze multidisciplinari.


La Laurea Magistrale in Quantum Science and Engineering

Il corso di Laurea Magistrale in Quantum Science and Engineering (classe LM-44; 120 CFU) ha come obiettivo la formazione di persone esperte di scienza e tecnologie quantistiche. Una formazione solida e completa in questo ambito richiede competenze multi-disciplinari, che tipicamente spaziano dalla fisica all'informatica, dall'ingegneria elettronica a quella dell'informazione e delle comunicazioni.

Si tratta di una laurea magistrale a carattere internazionale interamente erogata in lingua inglese e con una importante componente pratica sperimentale che potrà essere in prospettiva svolta in parte anche presso aziende internazionali operanti nel settore. Il principale bacino di utenza sarebbe costituito da laureati triennali in fisica o in una qualsiasi laurea di ingegneria dell'informazione (elettronica, informatica, telecomunicazioni, ecc.). Altri potenziali interessati sarebbero laureati in altre discipline scientifiche o tecnologiche, ovvero laureati magistrali in fisica o ingegneria che vogliano acquisire una seconda laurea magistrale (per i quali è previsto un percorso accelerato).

Il percorso di formazione previsto in questa proposta è quindi stato concepito per includere nella componente caratterizzante un mix bilanciato di competenze di fisica, in particolare di meccanica quantistica, di fisica dei sistemi quantistici, materiali o fotonici, e di sistemi quantistici utili per applicazioni nelle tecnologie quantistiche, e di competenze dell'informatica e dell'ingegneria dell'informazione, quali la teoria e le tecnologie della comunicazione e delle reti, le tecnologie elettroniche e dei campi elettromagnetici. È un progetto di Laurea che coinvolge competenze e docenti distribuiti principalmente fra il Dipartimento di Fisica E.Pancini e il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e delle Tecnologie dell'Informazione.

Si prevedono sbocchi occupazionali principalmente nell'ambito delle imprese ad alta tecnologia per lo sviluppo di sistemi e servizi innovativi in cui trovano applicazione le tecnologie quantistiche emergenti, quali ad esempio la telecomunicazione protetta mediante crittografia quantistica, la computazione quantistica, la simulazione di sistemi complessi, la sensoristica di precisione. Ulteriori sbocchi occupazionali potranno essere trovati nell'ambito della ricerca di base e applicata o nella comunicazione scientifica. Per esempio, lo sviluppo di computazione quantistica e simulazione quantistica incoraggerà le industrie a servirsi di ingegneri quantistici e ricercatori per applicazioni ad elevato impatto per la vita di tutti i giorni con lo sviluppo di hardware e software. A sua volta l'industria guadagnerà conoscenza e competenza, che consentiranno di trarre vantaggi nelle opportunità delle attività commerciali basate sulle tecnologie quantistiche.  La possibilità di disporre di centri per le tecnologie quantistiche supportati da opportuni centri di formazione attrarrà industrie esistenti e nuove realtà industriali in un "ecosistema" che sostiene il bisogno di una nuova tecnologia quantistica. Sviluppatori di software avranno un ruolo di particolare rilievo per sviluppare algoritmi quantistici e programmi applicativi quanto-classici. Ulteriori sbocchi sono previsti nel settore della crittografia per la sicurezza della comunicazione.

I laureati magistrali avrebbero inoltre la possibilità di continuare gli studi in un dottorato di ricerca, in particolar modo nel dottorato in Quantum Technologies attualmente attivato presso l'Università Federico II in consorzio con altri partner italiani.

Da un punto di vista di strategia nazionale, la formazione magistrale proposta dovrà contribuire a sostenere il funzionamento dell'intera filiera che dalla ricerca di base arriva fino alla competitività delle imprese high-tech italiane, rendendo attrattivo e dinamico il nostro sistema dell'innovazione e portando l'Italia alla frontiera della rivoluzione quantistica. L'Italia è partita in tempo in questo settore, avendo expertise and know-how scientifico, infrastrutture di misura, collaborazione industriale italiana e capacità di poter generare altro indotto industriale legato all'ottimizzazione di tecnologie tradizionali e a nuovi orizzonti nella programmazione classica e quantistica per la parte software.


L'Offerta Didattica

PERCORSO FORMATIVO STANDARD

 

 Insegnamento o

attività formativa

CFU

SSD

Ambito Disciplinare

Tipologia (*)

Propedeuticità

I Anno – I semestre

Foundations of Quantum Mechanics

Mod I: Principles

6

FIS/02

Discipline matematiche,

fisiche e informatiche

B

 

Mod II: Physical systems

6

FIS/03

Discipline matematiche,

fisiche e informatiche

B

 

Microwave Circuits and Technologies

6

ING-INF/02

Discipline ingegneristiche

B

 

Digital Electronics for Quantum Applications

6

ING-INF/01

Discipline ingegneristiche

B

 

Principles of Quantum Communication

6

ING-INF/03

Attività affini e integrative

C

 

I Anno – II semestre

Quantum Computation

Mod I: Theory

6

INF/01

Discipline matematiche,

fisiche e informatiche

B

FQM

Mod II: Architectures and High Performance

6

ING-INF/05

Discipline ingegneristiche

B

QC mod I

Applied Quantum Systems

9

FIS/03

Discipline matematiche,

fisiche e informatiche

B

FQM, MCT, DEQA

Quantum circuit electrodynamics and Quantum devices

9

ING-IND/31

Discipline ingegneristiche

B

FQM, MCT, DEQA

II Anno – I semestre

Corsi integrativi a scelta dello studente da elenco A oppure come indicato in Nota 1

18

 

Attività affini e integrative

C

 

Attività formative a scelta libera dello studente (Nota 2)

12

 

A scelta dello studente

D

 

II Anno – II semestre

Attività formative a scelta libera dello studente (Nota 2)

6

 

A scelta dello studente

D

 

Ulteriori attività formative (nota 3)

3

 

Ulteriori attività formative

F

 

Prova finale

21

 

Prova finale

E

 

 

Nota 1: Oltre ai corsi dell'elenco A, lo studente potrà anche inserire in questo spazio qualsiasi insegnamento offerto per le seguenti lauree magistrali: Fisica, Informatica, Ingegneria Elettronica, Ingegneria delle Telecomunicazioni, Ingegneria Informatica.

 

Nota 2: Lo studente può scegliere qualsiasi insegnamento offerto dall'Ateneo. Può altresì inserire attività di tirocinio formativo, purché preventivamente approvate.

 

Nota 3: Lo studente può utilizzare questi CFU per acquisire ulteriori conoscenze linguistiche, ovvero abilità informatiche e telematiche, per tirocini formativi e di orientamento, per acquisire altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro. È possibile in particolare acquisire questi CFU per attività formative propedeutiche alla prova finale.

 

Elenco A: corsi affini e integrativi a scelta dello studente

 Insegnamento

 

CFU

SSD

Propedeuticità

Physics of quantum information

6

FIS/03

FQM

Quantum optics

6

FIS/03

FQM

Quantum simulators

6

FIS/03

FQM

Quantum materials and solid-state qubits

6

FIS/03

FQM

Advanced computer programming

6

ING-INF/05

 

Quantum software

6

INF/01

QC

Quantum metrology and sensors

6

ING-INF/07

FQM

Advanced Quantum Communication Networks

6

ING-INF/03

PQC

Quantum detectors for fundamental science

6

FIS/03

FQM

Superconducting Quantum Technologies

6

FIS/03

AQS

Quantum chemistry

6

CHIM/02

FQM

Nanoscale Processing and Characterization for Advanced Devices

6

FIS/03, FIS/01

 

Nonlinear systems

6

ING-INF/04

 

Quantum Measurement Theory

6

FIS/02

FMQ

Quantum Algorithms

6

FIS/02

FMQ

Quantum detectors for applied science

6

FIS/07

 

Mathematics of quantum mechanics

6

MAT/07

FQM

Mathematical methods for quantum information

6

MAT/05

FQM

 

Ulteriori dettagli sono reperibili nella Guida dello Studente

 


Orario delle Lezioni

FIRST  YEAR  TIMETABLE

2022 / 2023  -  First Semester

All lectures are scheduled in room F5

 

 

Modalità miste (in presenza e a distanza) saranno adottate nei casi necessari.

Gli studenti sono invitati a consultare i siti docenti per ulteriori dettagli.

Gli orari possono essere soggetti a revisione, specialmente nel primo periodo di applicazione, per soddisfare esigenze d'interesse generale manifestate dagli studenti o dai docenti.


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