Politecnico di Milano, Prof P. Volontè

L’innovazione tecnologica solleva questioni sempre più delicate a livello etico, sociale e scientifico. Il loro approfondimento richiede di superare le barriere disciplinari e integrare competenze ingegneristiche e umanistiche. Sono stati realizzati 3 progetti di ricerca triennali:

• Decide chi guida? Le sfide etiche della guida autonoma
• Verso una medicina indossabile? I wearable tra benefici e rischi
• Democratization of science? The effects of crowdfunding on scientific research

Politecnico di Milano, Ing. P. Plebani 

Lo scopo della ricerca è studiare un’architettura per la composizione distribuita ed adattativa di Web Services.Questo in quanto nell’ambito dei sistemi informativi cooperativi esiste una proliferazione di diverse tecnologie e piattaforme, più o meno proprietarie, in grado di realizzare applicazioni complesse partendo da servizi base, ma non cooperanti.

I web services analizzati nella ricerca pongono le basi per l’interoperabilità tra questi diversi approcci.

Lo scopo della ricerca consiste nello studio delle caratteristiche dei circuiti nanoscopici che coinvolgono la teoria dei superconduttori, con particolare attenzione alla dinamica quantistica come conseguenza dell’effetto Josephson.

I sistemi quantistici permettono di implementare algoritmi che possono ridurre anche esponenzialmente la complessità degli algoritmi “classici”.

Lo studio astratto di questi algoritmi che presuppongono un “hardware” quantistico è la teoria dell’informazione (o computazione) quantistica, a cui il dottorato alla base di tale ricerca ha dato un impulso significativo.

Università degli Studi Milano Bicocca – STMicroelectronics 

L’integrazione di tante varianti al paradigma di computazione tradizionale è ambiziosa, e la ricerca in questo campo deve procedere con progetti che in una prima fase esplorino separatamente l’utilità della adozione di singole ipotesi innovative, per poi tentare solo in una seconda fase un approccio complessivo.

L’obiettivo della ricerca è quindi costruire e simulare un modello architetturale che verrà chiamato “Bio Molecular Engine” (BME), bio-ispirato e distribuito, costituito da un insieme di elementi omogenei che interagiscono in modalità asincrona tramite scambio di pacchetti di informazione.

Tale modello dovrà essere altamente scalabile e permettere di raggiungere un elevato grado di parallelismo nell’attività computazionale.

Si prevede che la prima implementazione di BME sarà in silicio integrato con strutture molecolari.

MIT

Ing. Rosasco, Tutor: prof. Poggio, Ing. Colombo 

Negli ultimi anni sono stati fatti notevoli progressi nella comprensione di vari aspetti riguardanti la capacità di apprendere.

In un tale contesto, “Intelligenza” significa fondamentalmente l’abilità di interpretare correttamente nuovi dati, dopo aver appreso un modello sulla base di dati conosciuti. Tali problematiche interessano i settori più svariati e sono fondamentali in applicazioni quali la bioinformatica, la multimedialità, la capacità di estrarre informazioni da internet, data-mining e text-mining.

Un approccio moderno per affrontare tali problemi è rappresentato dalla teoria di “Statistica! Learning” e dal paradigma dell’ “Apprendimento dagli Esempi”.

La ricerca è volta ad introdurre il paradigma dell’ “Empirical Risk Otimization”, che permette di ottenere soluzioni anche quando il numero degli esempi tende all’infinito.

La frontiera della ricerca nel campo della crittografia è oggi data dalla crittografia quantistica. Mentre i protocolli di crittografia classica, sono basati su una sicurezza di tipo computazionale, quelli quantistici risultano intrinsecamente sicuri in quanto sfruttano le trasmissioni di singoli stati quantistici: ciò assicura che un’eventuale intercettazione dei dati secretati lasci inevitabilmente una traccia facilmente rivelabile.

L’effettiva diffusione di questo nuovo approccio alla crittografia è tuttavia limitato da carenze tecnologiche ed in particolare, per quanto riguarda i protocolli basati su trasmissione di singoli stati fotonici, dall’assenza di sorgenti di singoli fotoni sufficientemente affidabili e veloci. In questo contesto si inserisce l’attività di ricerca del NEST-INFMCNR e della Scuola Normale Superiore di Pisa volta alla progettazione e allo sviluppo di una sorgente di singoli fotoni ad elevato bit-rate (GHz) che sfrutti singole ricombinazioni elettrone-lacuna in pozzi quantici in eterostrutture di GaAs/AIGaAs.

Tale sorgente sarà realizzata integrando il fenomeno della quantizzazione della corrente acustoelettrica (cioè indotta da onde acustiche di superficie o SAW) in una giunzione p-n planare:realizzando opportune costrizioni unidimensionali (la cui geometria è in questi mesi, oggetto di studio presso il laboratorio della Scuola Normale) in una regione intrinseca (i) interposta tra quella n e quella p della giunzione sarà possibile infatti iniettare un singolo elettrone per periodo della SAW ( ~300 ps) all’interno della regione p dove esso ricombinerà radiativamente. La principale difficoltà in vista della realizzazione di una sorgente basata su questa idea consiste nell’impossibilità di far propagare la corrente acustoelettrica attraverso una giunzione p-i-n planare a causa delle barriere di potenziale che hanno luogo alle interfacce della giunzione. Nei prossimi mesi sarà, quindi, oggetto di studio l’eliminazione della barriera di potenziale in corrispondenza della regione i-p: l’approccio seguito sarà quello di sfruttare l’effetto di campo per modulare il profilo della banda di conduzione in prossimità dell’interfaccia tramite opportuni top-gate metallici.Il raggiungimento di tale obiettivo coinciderà con l’effettiva realizzazione della sorgente.

Scuola Normale Superiore di Pisa, Dipartimento di Fisica della Materia condensata

Prof. Beltram, Fontana

Alcuni recenti risultati sperimentali, nell’ambito della fisica dei semiconduttori, dimostrano la possibilità di manipolare un singolo elettrone contenuto in un’opportuna eterostruttura tramite onde acustiche di superficie (SAW).

Di particolare rilevanza sono le applicazioni che questa tecnica può avere nel campo della computazione quantistica, in quanto è in grado di realizzare un sistema fisico che definisce un qubit. Il bit quantistico in questione è codificato per mezzo di canali undimensionali di semiconduttori, in cui è possibile indurre una corrente di singolo elettrone tramite SAW.

Requisiti indispensabili per l’implementazione di questo schema sono il trasporto di singolo elettrone attraverso canali unidimensionali e la coerenza di questo, lungo tutto il canale.

La ricerca si propone di dimostrare l’effettiva realizzabilità di questo schema con la fabbricazione di dispositivi nanometrici coerenti costituiti da canali unidimensionali, generati tramite gate metallici o per etching, su eterostrutture di GaAs/AIGaAs contenenti un gas di elettroni bidimensionale, e con opportune misure di verifica.

Il trasporto di singolo elettrone è stato dimostrato nel primo anno di perfezionamento tramite l’utilizzo di correnti indotte da SAW, attraverso canali unidimensionali ottenuti per gating.

Per dimostrare la natura coerente del trasporto in regime di singolo elettrone è necessario l’utilizzo di un opportuno schema in grado di manifestare effetti di interferenza. I primi dispositivi realizzati hanno mostrato delle oscillazioni in controfase delle correnti di singolo elettrone uscenti che sono riconducibili a fenomeni di interferenza osservati.

Ci aspettiamo che questa attività porterà nell’arco di tre anni di perfezionamento alla realizzazione di un qubit a stato solido funzionante.