I quantum computer, sfruttando alcune peculiari proprietà della meccanica quantistica (la sovrapposizione degli stati e l’entanglement), promettono di risolvere in modo efficiente alcuni importanti problemi computazionali che ad oggi sono considerati intrattabili. Un famoso esempio è l’algoritmo di Shor che rende possibile la fattorizzazione di numeri interi molto grandi in un tempo polinomiale, mettendo cosí a rischio i dati protetti mediante la crittografia RSA.

Le straordinarie proprietà dei quantum computer unite all’incredibile evoluzione tecnologica degli ultimi anni, ha spinto i big player dell’IT (IBM, Google, Microsoft, Intel) ad investire in modo importante nella ricerca, progettazione e sviluppo di queste macchine.

Fino a poco tempo fa, il quantum computing è stato un campo dominato quasi esclusivamente dai fisici, che si sono concentrati nella progettazione e realizzazione dei qubit(le unità fondamentali di informazione quantistica). I fisici hanno focalizzato la loro attenzione sul miglioramento dell’affidabilità delle porte quantistiche (quantum gates) e delle proprietà di coerenza dei qubit.

La costruzione di un quantum computer non consiste soltanto nella produzione di qubit di ‘buona qualità’, ma è necessario lo sviluppo di un’architettura integrata che connetta e traduca gli algoritmi quantistici negli impulsi a basso livello che consentono di operare direttamente sui qubit e che consenta di leggerne il risultato in modo affidabile.

Per il successo finale è quindi necessario un contributo all’unisono di molte figure professionali: fisci, matematici, programmatori, esperti nei sistemi operativi, esperti nei sistemi di controllo elettronico e nell’architettura degli elaboratori.

Nel workshop, vengono introdotti i concetti fondamentali del Quantum Computing, gli algoritmi quantistici, le tecnologie utilizzate per realizzare i qubit e le possibili soluzioni ai al problema della correzione degli errori quantistici (QEC).

Nella seconda parte si prendono in esame i framework per lo sviluppo di applicazioni per i quantum computer che saranno disponibili nel breve termine (NISQ) e si approfondiscono gli ambiti applicativi di maggior interesse: quantum chemistry e quantum machine learning. Si esaminerà il Quantum Composer ed il framework Qiskit, con qualche semplice esempio pratico di programmazione da eseguire sulla piattaforma IBM Q.

Verrà inoltre affrontato l’argomento della comunicazione quantistica (teletrasporto quantistico, quantum repeaters, etc), con particolare riferimento ai progetti europei che sono in corso per la realizzazione del cosiddetto Quantum Internet, che consentirà di affiancare alla tradizionale rete Internet nuovi servizi per il miglioramento della sicurezza della trasmissione delle informazioni (e non solo…).