Nasce Qolossus 2.0: il primo computer fotonico italiano parla già di futuro

Tra le tante innovazioni degli ultimi anni, si fa spazio Qolossus 2.0. Si tratta di un computer fotonico davvero…futuristico!

Tra i laboratori della Sapienza di Roma sta nascendo qualcosa che, a detta di molti, potrebbe segnare un passo avanti decisivo nel mondo del calcolo quantistico: si chiama Qolossus. Un nome che richiama la grandezza e, in un certo senso, la complessità di ciò che rappresenta, un computer quantistico fotonico progettato per sfruttare la luce come mezzo di elaborazione.

Nel 2025, all’interno dell’ecosistema ICSC (Italian Center for Supercomputing), è stato realizzato e integrato nel Qolossus un processore fotonico universale a 12 modalità. Dietro questo risultato si nasconde un lavoro di precisione: un chip capace di gestire simultaneamente molteplici percorsi della luce, consentendo di implementare algoritmi quantistici complessi con livelli di controllo mai raggiunti prima.

È grazie a questo dispositivo che i ricercatori hanno potuto dimostrare un esperimento inedito: la prima rete neurale quantistica convoluzionale fotonica (PQCNN). Un risultato che unisce la potenza della meccanica quantistica alla logica delle reti neurali, aprendo nuove prospettive nel campo dell’intelligenza artificiale quantistica.

Sembra quasi fantascienza, ma tutto si basa su una combinazione di ottica, fisica e informatica. In pratica, il Qolossus utilizza singoli fotoni (particelle di luce) per eseguire operazioni di calcolo, garantendo una velocità e una scalabilità che superano i limiti dell’informatica classica.

Tutta questione di…luce

Come riportato da una ricerca ancora in pre-print, il cuore del progetto è proprio quel processore fotonico universale da 12 modalità, progettato e realizzato come parte dell’upgrade del Qolossus presso la Sapienza. La sua peculiarità è quella di poter manipolare la luce in modo programmabile, sfruttando la cosiddetta state injection, una tecnica che permette di controllare in modo fine lo stato dei fotoni durante il calcolo. Questo approccio ha consentito di realizzare una PQCNN, una rete neurale quantistica capace di “imparare” a riconoscere immagini binarie, proprio come una rete neurale classica, ma sfruttando le proprietà quantistiche della luce.

I test condotti sul chip hanno mostrato che la rete era in grado di classificare immagini con un’accuratezza superiore al 90%. La dimostrazione, pubblicata su arXiv, ha coinvolto una piattaforma fotonica integrata con interferometri programmabili basati su sorgenti di singoli fotoni e circuiti ottici riconfigurabili. La rete è stata testata su dataset semplici come “Bars and Stripes” e successivamente su varianti più complesse, mostrando tempi di elaborazione ridotti e una notevole efficienza nell’uso delle risorse quantistiche.

Il futuro dell’intelligenza artificiale quantistica

Ma ciò che rende il Qolossus ancora più interessante è il suo potenziale di scalabilità. Le simulazioni numeriche mostrano che le architetture fotoniche come la PQCNN possono offrire vantaggi polinomiali rispetto alle reti neurali classiche (CCNN), riducendo il numero di operazioni necessarie e migliorando l’efficienza del calcolo. In altre parole, più cresce la complessità del problema, più il sistema quantistico risulta competitivo.

Il team della Sapienza e del Politecnico di Milano, insieme al CNR, sta già lavorando a nuove versioni del processore, in grado di gestire connessioni coerenti tra moduli e iniezioni fotoniche adattive in tempo reale. È un passo verso computer quantistici fotonici realmente operativi, con applicazioni che spaziano dal machine learning quantistico alla crittografia e al calcolo distribuito sicuro. In prospettiva, il Qolossus rappresenta uno dei prototipi più avanzati di una tecnologia che mira a rendere la luce la nuova unità di calcolo del futuro. Inoltre, come riportato dall’ICSC Annual Meeting 2025 e all’evento Spoke 10, arriverà la versione 2.0 che verrà presentata a Roma a Novembre.