Computazione quantistica: Alto potenziale futuro per l'industria

La Roadmap del calcolo quantistico del governo federale ha stabilito l'obiettivo che la Germania, in collaborazione con partner europei, sia in grado di costruire e gestire un computer quantistico funzionante entro i prossimi dieci anni. Questo mostra il potenziale della tecnologia e quanto sia importante anche per l'economia e la scienza. I computer quantistici possono risolvere compiti altamente complessi e essere utili in innumerevoli settori: »I computer quantistici sono considerati un'innovazione promettente per l'apprendimento automatico e l'intelligenza artificiale«, afferma Olga Meyer del Kompetenzzentrum DigITools, che guida SEQUOIA per conto dell'Istituto Fraunhofer IPA. »I computer quantistici possono valutare enormi e complessi set di dati molto rapidamente. Il potenziale di questa combinazione potrebbe già nei prossimi anni influenzare molti settori economici – come medicina, logistica, energia, finanza e assicurazioni – accelerare casi d'uso esistenti e consentire completamente nuovi sviluppi.«

La pianificazione dei processi e l'ottimizzazione delle risorse nella produzione potrebbero essere migliorate, i robot potrebbero eseguire movimenti più precisi e i veicoli di trasporto senza conducente potrebbero essere impiegati in modo più efficiente dal punto di vista delle risorse nella logistica. In competizione con altri paesi, la Germania potrebbe così acquisire un ruolo ancora più importante come polo tecnologico all'avanguardia. Il consorzio di progetto, guidato dall'Istituto Fraunhofer per l'economia del lavoro e l'organizzazione IAO, sta ora esplorando e sviluppando ulteriormente nel progetto SEQUOIA le potenzialità per rendere il calcolo quantistico utilizzabile dall'industria. L'acronimo del nome del progetto si riferisce all'ingegneria del software di applicazioni e algoritmi quantistici industriali, ibridi e di altro tipo.

Identificare le esigenze per consentire l'uso economico

Gli obiettivi principali di SEQUOIA sono la ricerca, lo sviluppo e la sperimentazione di nuovi metodi, strumenti e approcci per il calcolo quantistico, al fine di garantirne un utilizzo ottimale in futuro. »Il computer quantistico non rende obsochi i computer tradizionali«, afferma Meyer. »La chiave per un'applicazione ottimale può essere la cosiddetta ibridazione, in cui vengono impiegati sia sistemi convenzionali che sistemi quantistici. Entrambi hanno i loro limiti, ma con l'ibridazione possono essere superati. Questo è esattamente ciò che dobbiamo esaminare praticamente nel progetto.«

Nel progetto SEQUOIA si concentreranno in particolare sui seguenti tre ambiti:

- La creazione di un centro applicativo per il calcolo quantistico
Applicazioni e algoritmi dimostrabili vengono sviluppati, tra gli altri, per i seguenti settori: produzione, sviluppo, robotica industriale e logistica, energia, finanza, mobilità e sanità.
- Sviluppo di un kit di componenti
Come può essere strutturata la collaborazione tra sistemi tradizionali e computer quantistici? La fornitura di componenti software per applicazioni e algoritmi quantistici ibridi potrebbe risolvere questa domanda.
- Sviluppo di un modello SEQUOIA per l'ingegneria del software quantistico
Come appare il ciclo di vita del software per applicazioni quantistiche ibride? Quali processi e best practice esistono per lo sviluppo, il testing e l'operatività?

La base del progetto è l'hardware «Q System One» fornito da IBM, oltre ad altri computer quantistici tramite il cloud. Il Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg del Fraunhofer, insieme all'Istituto Fraunhofer per la fisica dei solidi applicata IAF di Friburgo, crea le basi per la ricerca applicata sulla prossima generazione di supercomputer. Ciò include le condizioni tecniche, il know-how applicativo per le tecnologie IBM, cluster di simulazione e sviluppo software propri, nonché offerte di formazione e spazi adeguati.

»Il progetto mira a creare la comprensione necessaria per caratterizzare i campi applicativi, valutare sistematicamente i potenziali e fornire soluzioni personalizzate. Inoltre, vogliamo contribuire a stabilire il Baden-Württemberg come polo di ricerca e sviluppo nel campo del calcolo quantistico«, afferma Falko Kötter, responsabile del progetto e ricercatore presso il Fraunhofer IAO.

Evento informativo «Calcolo quantistico» – dalla ricerca alle aziende

All'evento di lancio del progetto il 2 marzo 2021, i partecipanti riceveranno informazioni sui potenziali offerti dal calcolo quantistico e su come le aziende possano contribuire attivamente alla sua implementazione nel quadro del progetto SEQUOIA. Potranno così trasferire i campi applicativi e le possibilità di impiego alla propria azienda e saranno in grado di contribuire a plasmare i percorsi di sviluppo della tecnologia. Verranno inoltre fornite informazioni su ulteriori format di formazione e networking, per mettere in contatto e coinvolgere le aziende interessate al tema del calcolo quantistico.

Il Ministero dell'Economia, del Lavoro e dell'Edilizia abitativa del Baden-Württemberg finanzia il progetto SEQUOIA e altri cinque progetti di ricerca collaborativa nell'ambito del Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg con 19 milioni di euro.

I partner del progetto, oltre al Fraunhofer IPA, sono anche il Fraunhofer IAO, il Fraunhofer IAF, le università di Stoccarda e Tübingen, il FZI Forschungszentrum Informatik e attori dell'economia. Partner associati e altri moltiplicatori, come le associazioni di categoria come Bitkom, garantiscono un trasferimento efficace nel mondo industriale e scientifico.