Scienza, messi a punto nuovi algoritmi per lo studio delle teorie quantistiche

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Messo a punto un nuovo approccio, basato su algoritmi numerici, che apre la strada allo studio di fenomeni quantistici prima impossibili da indagare. Lo ha annunciato un gruppo di ricercatori dell’Universita’ di Padova in uno studio pubblicato sulla rivista Nature Medicine. Le teorie quantistiche di campo, dove la meccanica quantistica e la relativita’ ristretta di Einstein vengono unificate, sono di fondamentale importanza per la nostra comprensione dei costituenti fondamentali della materia e delle loro interazioni: lo studio di questi fenomeni rappresenta una pietra miliare della ricerca contemporanea, che spazia dalla fisica delle particelle, detta anche fisica delle alte energie, alla fisica della materia condensata. Tuttavia, descrivere lo specifico comportamento quantistico di molti corpi e’ un compito estremamente impegnativo. Nonostante piu’ di cinquant’anni impiegati “nello sviluppo di metodi numerici e analitici applicati allo studio di questi sistemi e numerosi grandi successi in questo campo – spiega Simone Montangero del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Universita’ di Padova e vicedirettore di Padua Qtech center – molti fenomeni fondamentali sono ancora fuori dalla portata del cosiddetto ‘Metodo Monte Carlo’, il piu’ potente strumento numerico utilizzato per investigare questi sistemi quando non sono disponibili soluzioni dirette delle equazioni del moto”.
Queste macchine includono calcolatori che si basano sui quibit superconduttori sviluppati di Rigetti, calcolatori che usano trappole ioniche, e due annealer costruiti da D-Wave. Gli scienziati saranno in grado di accedere a queste risorse utilizzando un SDK (Software Development Kit) open source in un ambiente di programmazione locale, managed notebooks in AWS o strumenti a linea di comando. “Il nostro obbiettivo per Amazon Braket e’ di essere un catalizzatore di innovazione per l’INFN, attraverso l’accesso a tecnologie quantistiche, mentre questo campo continua a evolvere”, dice Simone Severini, direttore, Computazione Quantistica, AWS. “Le opportunita’ scientifiche aperte dal quantum computing sono grandi e siamo entusiasti di essere all’avanguardia insieme all’INFN. Guardiamo al futuro nel supportare l’INFN nell’innovazione in fisica fondamentale, nella formazione universitaria, e nelle applicazioni tecnologiche per la medicina”, aggiunge. “Siamo contenti di collaborare con AWS in cio’ che rappresenta un elemento importante della nostra strategia globale nella ricerca sul quantum computing”, commenta Marco Pallavicini, membro della giunta esecutiva dell’INFN. “Il quantum computing ha il potenziale d’incrementare la nostra conoscenza scientifica e contribuira’ in maniera significativa ad affrontare interrogativi importanti in fisica fondamentale, con possibile impatto sulla societa’. Nel contesto dell’INFN stiamo lavorando intensamente per capire se tecnologie normalmente utilizzate nello studio delle particelle e della fisica fondamentale possano essere utili in questo nuovo, promettente campo”, aggiunge. Questa collaborazione e’ coadiuvata dagli esperti in quantum computing di AWS e dal programma AWS Cloud Credit for Research che supporta i ricercatori nella creazione di applicazioni, software o strumenti science-as-a-service disponibili a livello pubblico e ospitati nel cloud per semplificare la ricerca futura propria e della comunita’ scientifica di appartenenza. Inoltre, aiuta gli scienziati nell’eseguire proof of concept o test benchmark valutando l’efficacia dello spostamento dei carichi di lavoro della ricerca o di set di dati disponibili nel cloud. Infine, il programma offre la formazione rivolta alla comunita’ accademica per quanto riguarda l’uso del cloud, per carichi di lavoro di ricerca.