EO_508

TECH INSIGHT QUANTUM COMPUTING In questo articolo verranno introdotte alcune applicazioni dell’informatica quantistica e le relative sfide La fisica delle alte energie (HEP – High Energy Physics) sta affrontando una assai impegnativa sfida informati- ca a causa della grande quantità di dati attesi dall’HL-LHC (High Luminosity-Large Hadron Collider, tradotto in breve: “grande collisore di adroni”), il più grande e potente acce- leratore di particelle del mondo, e da altri futuri collisori. Inoltre, il panorama dell’informatica si è notevolmente ampliato con tecnologie che vanno oltre l’architettura della CPU standard diventando sempre più disponibili. Entram- bi questi fattori richiedono un’ampia e vasta campagna di ricerca e sviluppo. Poiché il calcolo quantistico si è evoluto rapidamente negli ultimi anni, è importante valutare come il calcolo quantistico potrebbe essere una potenziale strada per lo sviluppo di futuri esperimenti di collisione di parti- celle. I campi della fisica delle particelle e dell’informatica sono stati a lungo intrecciati. Il successo della fisica delle par- ticelle dipende dall’uso di tecnologie informatiche all’a- vanguardia e, in alcuni casi, i requisiti degli esperimenti di fisica delle particelle hanno stimolato lo sviluppo di nuove tecnologie informatiche. Forse l’esempio più notevole è lo sviluppo del world wide web da parte dei fisici ricercatori nucleari del CERN. Il collisore all’avanguardia nella fisica delle particelle è il Large Hadron Collider (LHC), che si trova al CERN di Gine- Applicazioni del calcolo quantistico Fulvio De Santis vra in Svizzera. La figura 1 mostra un acceleratore di parti- celle a stadio singolo. Le idee di sfruttare la meccanica quantistica per realizza- re un computer iniziarono ad essere esplorate per la prima volta più di quattro decenni fa. Le idee iniziali erano incen- trate su come un computer quantistico potesse essere uti- lizzato per simulare sistemi di meccanica quantistica. Un decennio dopo fu stimolato ulteriore interesse quando fu- rono introdotti algoritmi quantistici, che potevano essere usati per risolvere problemi classicamente intrattabili. Uno dei primi di questi, e dei più famosi, è l’algoritmo di Shor per la fattorizzazione dei numeri primi. Più omeno nello stesso periodo, furono costruiti i primi computer quantistici ba- sati su tecniche esistenti di risonanza magnetica nucleare. Attualmente possiamo dire che siamo nell’era quantistica intermedia in cui i computer quantistici hanno qubit fisici dell’ordine da decine a centinaia e hanno dimostrato di su- perare i computer classici, ma i computer quantistici sono realizzati solo per applicazioni specifiche, peraltro speri- mentando anche un rumore significativo associato all’har- dware e all’elettronica per il controllo dei qubit. Esistono due tipi di computer quantistici: computer a ricottura quantistica (QA – Quantum Annealer) e com- puter quantistici basati su circuiti. Fig. 1 – Acceleratore di particelle a stadio singolo (Wikipedia.org) C ELETTRONICA OGGI 508 - MARZO 2023 26