Forbes France vi propone un reportage nelle profondità del laboratorio sotterraneo C12, nel cuore di Parigi. La startup, che ha appena raccolto 18 milioni di euro, vuole realizzare il primo computer quantistico in nanotubi di carbonio utilizzando una fabbrica di nuova generazione.
Per svelare i misteri dell’informatica quantistica, C12 ha progettato una vera e propria fabbrica sotterranea per la produzione di componenti nanoelettronici. Con una particolarità che costituisce il marchio di fabbrica della startup: la progettazione di nanotubi di carbonio per creare qubit stabili, variabile essenziale per la nascita del primo computer quantistico. Segnalazione.
Elevato grado di tecnicità
L’appuntamento è per il 29 ottobre nel 5° arrondissement di Parigi, non lontano dal Panthéon e a due passi da Place de l’Estrapade – una delle location parigine delle riprese di Emily che attira un flusso costante di fan della serie. Al piano terra c’è uno spazio aperto, che non potrebbe essere più ordinario. “C12 assume 45 persone di 18 nazionalità”, si spiega nell’introduzione per evidenziare un’ampia varietà di profili interni, le cui competenze sono molto ricercate.
Ti basterà camminare pochi metri per renderti conto del livello di competenze tecniche di cui dovrai dotarti per evitare di perderti. In fondo alla stanza c’è uno strano cilindro di 2 metri, sospeso a testa in giù, dietro una parete di vetro. È questo il cuore del futuro computer quantistico C12, che mantiene un chip elettronico a una temperatura intorno a -273°C – prossima allo zero assoluto – e che lo isola da tutti i disturbi esterni.
Una sorta di bozzolo collegato da una giungla di cavi a numerose scatole e macchine in continuo funzionamento. L’installazione, che farebbe impallidire qualunque neofita informatico, serve da monito: C12 non è una semplice startup digitale e presenta un ambizioso progetto di ricerca e sviluppo che richiede precisione millimetrica.
O meglio al nanometro. Perché è nell’infinitamente piccolo che sta avvenendo la rivoluzione dell’informatica quantistica. E di fronte ai suoi concorrenti francesi come Pasqal, Quandela e Alice & Bob, C12 ha fatto una scommessa audace: quest’ultima vuole sostituire il silicio nei processori con il carbonio, noto per essere più stabile per produrre i preziosi qubit. “Il carbonio 12 aiuta a prevenire la rotazione nucleare degli atomi”, aggiunge Pierre Desjardins. “È un materiale estremamente puro, che protegge e isola un elettrone dal suo ambiente”.
Dal bit classico al qubit quantistico
A questo punto, probabilmente ne abbiamo perso più di uno. Proviamo quindi a descrivere il processo di creazione di un qubit nel modo più semplice possibile. Il bit classico in informatica è un’unità di misura che designa la quantità elementare di informazione rappresentata da una cifra binaria, e che può quindi assumere solo due valori: 0 o 1.
Per approfondire l’argomento, guarda questo video:
Da parte sua, il bit quantistico o qubit è l’unità elementare che può trasportare informazioni quantistiche. E proprio come i bit classici, i qubit si basano su due stati base che sono lo stato zero |0> e lo stato uno |1>. Per ottenere un qubit, C12 deve quindi garantire che ciascuno dei suoi nanotubi contenga un singolo elettrone intrappolato, il cui spin viene manipolato per diventare uno stato del qubit. Lo spin qui rappresenta una caratteristica di una particella quantistica, allo stesso modo della sua massa o della sua carica elettrica, e un processore quantistico non può funzionare senza di essa.
Questo intrappolamento quantistico è la chiave per il corretto funzionamento dei processori C12 e dipende in gran parte dalla qualità dei nanotubi di carbonio prodotti a monte. Questo processo, nato da uno spin-off del Laboratorio di Fisica dell’Ecole Normale Supérieure di Parigi e sviluppato in collaborazione con il CEA, è ancora imperfetto. Ma raggiunge tassi di errore sufficientemente bassi da risolvere già alcuni problemi industriali. La tecnologia è, ad esempio, particolarmente interessante per la simulazione di reazioni chimiche e interessa già grandi gruppi come Air Liquide.
I fenomeni qui vengono spiegati utilizzando le leggi della fisica quantistica e si scopre che il computer quantistico calcola utilizzando queste stesse leggi. Ma può anche risolvere molto più rapidamente problemi combinatori complessi, soprattutto in termini di ottimizzazione logistica.
Nelle profondità della fabbrica di nanotubi
Ora lasciamo gli uffici per andare al laboratorio al piano più sotto. Perché è nel seminterrato che sono sepolti i segreti più preziosi del C12 e questa non è una scelta fatta a caso. Uno spazio sotterraneo è innanzitutto più facile da mantenere fresco, elemento essenziale per questo tipo di produzione. Ma si tratta anche di isolarsi il più possibile dal mondo esterno.
“I piani alti tendono a muoversi o a essere sensibili alle vibrazioni”, spiega Pierre Desjardins, che può avere un impatto sulla stabilità dei calcoli quantistici. Così, quando C12 ha visitato la struttura, un team di esperti è stato incaricato di effettuare una serie di test per misurare le potenziali vibrazioni, la presenza di campi elettromagnetici e tutti i tipi di interferenze in grado di trasformarsi in disturbi.
Tanti parametri che hanno convinto la startup a puntare su questi locali situati in cima alla montagna di Sainte-Geneviève. “Non c’è nemmeno la metropolitana sotto le fondamenta”, aggiunge Pierre Desjardins. Infine, il locatore dei locali ha scelto C12 dal 2022 come nuovo inquilino. Quest’ultimo aveva in mano anche un dossier di concorrenza di un certo Jean-Claude Van Damme, anch’egli alla ricerca di un luogo dove aprire una nuova società sportiva.
Al piano -1 entriamo prima in una stanza pulita e igienizzata, disseminata di provette e strumenti di ogni tipo. Ma anche ancora macchine, ancora più imponenti, che permettono, tra l’altro, di realizzare il primo passo: fabbricare ex novo chip elettronici e circuiti stampati per poter depositare i famosi nanotubi di carbonio.
La seconda stanza contiene tecnologia non brevettata tenuta segreta a tutti i costi. Il processo è innovativo e meticoloso: consiste nel forgiare un nanotubo di carbonio con una parete costituita da un unico strato di atomo. Alla fine, C12 manterrà solo i candidati più promettenti, vale a dire tra il 5 e il 20% di essi. Un processo di caratterizzazione molto selettivo e in continua evoluzione. Si tratta, ad esempio, di proiettare un laser attraverso i nanotubi per rivelare l’esistenza di difetti.
“In parole povere, più cristallino è il riflesso della luce che emerge, più pura è la composizione”, spiega Alice Castan, ricercatrice e capo del team di caratterizzazione, che sta immaginando altri tipi di test da implementare nel prossimo futuro. La crescita di 300 nanotubi in laboratorio richiede circa trenta minuti mentre il controllo tecnico dura qualche giorno.
“1000 volte più piccolo di un capello”
L’ultimo passaggio prevede l’assemblaggio dei nanotubi sui circuiti stampati, operazione anch’essa protetta da brevetto e soprattutto isolata da ogni potenziale contaminazione. Un semplice granello di polvere può rovinarne la maneggevolezza. “Il diametro di un nanotubo è 1000 volte più piccolo di un capello”, insiste Pierre Desjardins. Così, la macchina dotata di bracci robotici su scala microscopica colloca i nanotubi su un chip, il che equivale a posizionare un capello su una strada delle dimensioni della città di Parigi.
Forbes France ha potuto accedere esclusivamente a questa sala riunioni altamente protetta. Al centro c’è una sorta di scatola d’acciaio dotata di oblò per poter osservare l’insieme al microscopio. “Il nostro più grande nemico resta il contatto del nanotubo con il circuito stampato”, spiega Davide Stefani, ricercatore e responsabile del team di nanoassemblaggio.
È ormai tempo di riemergere e la fine di questa visita si conclude con la presentazione dei progetti futuri per la pepita tricolore della quantistica. “Abbiamo dimostrato con successo la parte materiale e la sfida ora è espandersi”, proietta Pierre Desjardins. Quest’ultimo conta in particolare sui 18 milioni di euro raccolti lo scorso giugno in pre-serie A per stringere nuove partnership commerciali e industriali.
L’obiettivo è raggiungere abbastanza rapidamente l’entanglement di due qubit, un concetto abbastanza complesso che descrive il fatto che gli stati quantistici di questi ultimi sono collegati. In altre parole, viene creato un bus di comunicazione tra due qubit situati a diversi millimetri di distanza. Ciò risolverebbe, ad esempio, il puzzle che può rappresentare l’assemblaggio di nanotubi su un chip, proprio perché ora possono essere ulteriormente distanziati.
“Al momento non esistono vantaggi aziendali chiaramente identificati”, ammette Pierre Desjardins. D’altro canto il computer quantistico avrà un certo impatto economico, quindi dobbiamo prepararci adesso”. Per questo, C12 ha recentemente lanciato il suo primo prodotto: Callisto, un emulatore in grado di eseguire algoritmi utilizzando fino a 13 qubit su processori convenzionali.
Ma in questo ristretto universo della ricerca quantistica, è in corso un’altra corsa al tempo che coinvolge grandi nomi della tecnologia come Google e IBM. «Il nostro primo obiettivo è integrare il primo processore quantistico in un sistema informatico classico entro la fine del 2025», sostiene Pierre Desjardins. Ciò consentirà al computer di eseguire algoritmi ibridi, mescolando sia il calcolo quantistico che quello classico. “IBM ha appena annunciato una tabella di marcia simile e la nostra ambizione è riuscire prima di loro a garantire che i qubit possano essere posizionati ovunque su un chip quantistico”, promette.
Per tenere testa ai colossi del settore, C12 è stata selezionata anche per il programma Proqcima lanciato nel marzo 2024 dal Ministero delle Forze Armate in collaborazione con il Segretariato Generale per gli Investimenti (SGPI). L’obiettivo è quello di avere due prototipi di computer quantistici universali progettati in Francia entro il 2032.
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