La Logistica del Computer Quantistico e l'Informatica Relativa

Notizie da giornali e siti web riportato sempre più enfaticamente i successi relativi a computer quantistici. È pertanto naturale porsi delle domante circa questi computer, su come essi operano, su dove sono fisicamente, su cosa serve alla loro gestione. Anzi, è doveroso porsi domande, poiché i titoli delle notizie possono indurre ad intenderli come “supercomputer” effettivamente esistenti, capaci di risolvere in pochi secondi dei problemi di calcolo che i computer classici impiegherebbero millenni a processare. Questo lavoro propone quindi una review degli attuali Computer Quantistici, con particolare riguardo, ove possibile, alla relativa logistica. Nel panorama dell’Informatica Quantistica, si intende approfondire come potrà essere il futuro delle infrastrutture ad essi legate e quali saranno i sistemi base di algoritmi relativi al Calcolo Quantistico. In definitiva, si cercherà di comprendere quale sarà la futura logistica, intesa come nuova «arte del computare». Particolare attenzione verrà data al vantaggio quantistico, la strategia di medio termine relativa alla progettazione di algoritmi per le prossime generazioni di computer quantistici. Tali algoritmi sono richiesti da un ventaglio di applicazioni strategiche. Attualmente sono principalmente algoritmi di simulazione di fisica e chimica quantistica. Si illustreranno due metodi di calcolo: quello basato sulla computazione quantistica abiabatica, che si ottiene attraverso il quantum annealing (sistemi D-Wave), e quello che utilizza un array di porte quantistiche (sistemi IBM, Google ed altri). Si vedranno, con maggiore dettaglio, le simulazioni basate sul metodo del Variational Quantum Eigensolver. Alcune nozioni relative ai qubit, alle porte quantistiche ed alle Hamiltoniane ad esse legate verranno proposte. Oltre a parlare di qubit, si parlerà di qumode. L’arte del computare quantistico ha infatti due facce, quella basata sul qubit e quella basata sul qumode. Il quantum computer Borealis di Xanadu è capace di sviluppare un sistema ibrido, con una emulazione di qubit di tipo GKP insieme a luce squeezed. Verrà inoltre menzionato il primo desktop a tre qubits di SpinQ. Verrà anche fornito un accenno alla comunicazione quantistica