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Automazione e Strumentazione n Maggio 2024 Approfondimenti 39 INDAGINE tistici non possono essere simulati efficacemente sui computer classici. Gli algo- ritmi più conosciuti sono l’algoritmo di fattorizzazione dei numeri primi di Shor e l’algoritmo di Grover per cercare in un database indifferenziato. A differenza degli algoritmi di fattorizzazione classici, che si basano su iterazioni passo-passo e tecniche di prova ed errore, l’algoritmo di Shor sfrutta le proprietà dei compu- ter quantistici per accelerare notevolmente il processo di fattorizzazione. Questa scoperta al tempo stesso rivoluzionò e rappresentò una minaccia significativa per la sicurezza dei metodi di crittografia più diffusi. Algoritmi strettamente quan- tistici giocano un ruolo cruciale nel campo del calcolo quantistico, consentendo di eseguire operazioni complesse su sistemi atomici, molecolari e chimici . Ad esempio, nella chimica quantistica, il comportamento di un sistema può essere modellato con estrema precisione tramite gli algoritmi quantistici. Questi algo- ritmi consentono di simulare il comportamento dei legami chimici, le transizioni di stato molecolare e altre proprietà fondamentali. Un esempio di algoritmo quan- tistico utilizzato nella modellizzazione di sistemi quantistici è l’algoritmo VQE (Variational Quantum Eigensolver) . Questo algoritmo è progettato per calco- lare l’energia fondamentale di un sistema quantistico. Utilizzando il principio della sovrapposizione e l’intrecciamento dei qubit, l’algoritmo VQE può esplo- rare in modo efficiente lo spazio delle configurazioni quantistiche per trovare l’energia fondamentale approssimata del sistema. Un altro esempio è l’algoritmo di simulazione quantistica ( QAS, Quantum Assisted Simulator ), che consente di simulare l’evoluzione di sistemi quantistici complessi nel tempo. Questo algo- ritmo è fondamentale per comprendere fenomeni come la dinamica molecolare e il trasferimento di carica in sistemi chimici, fornendo informazioni dettagliate sul comportamento dei sistemi in situazioni reali. Sfide e opportunità In termini generali le sfide che il computer quantistico deve affrontare sono soprattutto di tipo ingegneristico. Da un lato la manipolazione controllata e la connessione di atomi e particelle, dall’altro lo sviluppo di algoritmi idonei a partire da quelli di Deutsch, Shor e Grover, alla base della computazione quan- tistica. I computer quantistici pongono problemi anche dal punto di vista degli attuali schemi di crittografia e delle elaborazioni deterministiche di Big Data dove le unità di elaborazione grafica (GPU) e le reti neurali hanno dimostrato di essere molto efficaci. Uno dei problemi tecnici più importanti nel calcolo quan- tistico è il mantenimento della coerenza quantistica. I qubit sono estremamente sensibili al rumore e alle perturbazioni dall’ambiente esterno, che possono cau- sare una perdita di coerenza (decoerenza). Un’altra sfida tecnica è rappresentata dalla correzione degli errori quantistici . A differenza dei computer classici, la natura dei qubit rende la correzione degli errori quantistici molto più difficile. Le leggi della meccanica quantistica, infatti, impediscono di realizzare il backup dei dati quantistici. Un altro aspetto critico è la scalabilità ovvero scalare questi sistemi per gestire grandi set di dati di qubit è estremamente difficile. In termini sociali l’ accesso condizionato alle tecnologie quantistiche e all’intelligenza arti- ficiale potrebbe accentuare le disuguaglianze tra Paesi e gruppi sociali. È anche essenziale affrontare questioni etiche e di responsabilità, come la pri- vacy, la trasparenza, la responsabilità delle decisioni prese dalle macchine e le trasformazioni del mondo del lavoro. Nonostante queste sfide, il futuro del cal- colo quantistico appare promettente. La combinazione di innovazioni hardware e software, l’espansione delle applicazioni pratiche e la risoluzione di questioni tecniche fondamentali potrebbero aprire la strada a una nuova era informatica rivoluzionaria. n Sviluppati per far crescere la vostra immaginazione Applicazioni FAULHABER I sistemi di azionamento FAULHABER offrono fantastiche possibilità per lo sviluppo di applicazioni robotiche nell’ agricoltura di precisione. www.faulhaber.com/agricultural-robotics/it Parma, 28. – 30.05.2024 Padiglione 5, stand H 057 WE CREATE MOTION