Verso una tecnologia ibrida tra il computer classico e quello quantistico

Un nuovo passo avanti per la messa a punto di una tecnologia ibrida tra il computer classico e quello quantistico. Il traguardo arriva da un gruppo di ricerca dell'Università di Bologna, che è riuscito ad eseguire con successo un algoritmo quantistico di ottimizzazione utilizzando Fresnel, la prima macchina quantistica ad atomi neutri commerciale, ideata dall'azienda francese PASQAL.

Coordinato dalla professoressa Elisa Ercolessi e seguito in prima persona dal dottorando Simone Tibaldi del Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi", il progetto è stato finanziato da IFAB ed è frutto di una collaborazione con CINECA, INFN e Leithà-Unipol.

Diversamente da un calcolatore classico basato sui bit, un computer quantistico è composto da qubit (quantum bit), ovvero da oggetti quantistici elementari in grado di sfruttare i fenomeni peculiari della meccanica quantistica, come la sovrapposizione degli stati e l’entanglement. Nel caso della macchina quantistica Fresnel, gli oggetti quantistici elementari utilizzati sono atomi.

"La ricerca nel mondo della computazione quantistica ha subito una forte accelerazione negli ultimi due decenni e vede coinvolte tantissime università e grandi aziende in tutto il mondo, perché questa tecnologia può portare a grandi vantaggi computazionali ed energetici, che ancora adesso fatichiamo a prevedere e stimare con precisione", spiega la professoressa Ercolessi. "Nonostante ciò, il funzionamento di un computer quantistico presenta ancora grandi sfide di carattere sia teorico che tecnologico".

Impegnato su queste sfide, il gruppo di ricerca dell'Alma Mater ha sviluppato un modello che ha permesso di eseguire un algoritmo di ottimizzazione ibrido classico-quantistico (Quantum Approximation Optimization Algorithm), che utilizza in sinergia risorse quantistiche e classiche per risolvere un tipico problema complesso di tipo combinatorio su un grafo.

"Lo scopo di questo lavoro è duplice: perfezionare l’algoritmo adattandolo alle caratteristiche sperimentali di una macchina quantistica reale e dimostrarne il corretto funzionamento su Fresnel", commenta Simone Tibaldi. "I risultati che abbiamo ottenuto si uniscono all’insieme di esperimenti che confermano come l’utilizzo di una tecnologia ibrida tra il computer classico e quello quantistico sia sempre più vicina e promettente".