Un team di ricercatori italiani, coordinato da Enrico Prati dell’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ifn) di Milano, ha sviluppato, grazie allāintelligenza artificiale, un compilatore quantistico per programmare un algoritmo su qualsiasi computer quantistico basato su porte logiche. Il risultato, ottenuto dalla collaborazione con Matteo Paris dellāUniversitĆ Statale di Milano e con Marcello Restelli del Politecnico di Milano, ĆØ stato pubblicato sulla rivista di Nature āCommunications Physicsā.
āAnalogamente ai computer convenzionali, in cui i bit sono sottoposti ai calcoli attraverso dalle porte logiche, anche nei computer quantistici ĆØ necessario impiegare porte logiche quantistiche, che perĆ² vanno programmate da una sorta di sistema operativo che conosce quali sono le operazioni realizzabiliā, spiega Enrico Prati. āTuttavia esistono molte versioni diverse di hardware che forniscono differenti operazioni realizzabili, come un piccolo mazzo di carte da gioco da cui scegliereā.
Gli hardware dei computer quantistici sono complessi e offrono solo alcune porte logiche fondamentali, mentre un algoritmo potrebbe richiedere operazioni basate su porte logiche che non si trovano tra quelle disponibili. Ma esiste sempre un modo per costruire una porta logica quantistica a partire da quelle effettivamente implementabili su uno specifico hardware? āEsiste una teoria che assicura di sƬ ma non dice come procedereā, prosegue il ricercatore del Cnr-Ifnā. āĆ un poā come cercare un modo per partire da Roma Fiumicino e arrivare in tutte le cittĆ del mondo, potendo fare solo tragitti di esattamente 15.000 km lungo due precise direzioni, lungo meridiani o paralleli, e avendo a disposizione tutto il carburante che si vuole. Per arrivare a Roma Ciampino bisognerĆ fare moltissime volte il giro del mondo prima di atterrare e la sfida ĆØ stata risolvere il problema affidandosi alla capacitĆ di astrazione dellāintelligenza artificialeā.
La sfida ĆØ stata affidata a Lorenzo Moro, allāepoca laureando in Fisica dellāUniversitĆ degli Studi di Milano e oggi dottorando del Politecnico di Milano. āAbbiamo chiesto allāintelligenza artificiale di trovare lāordine per giocare le 5-6 carte a disposizione, anche con sequenze lunghe centinaia di giocate, scegliendo una per una quelle giuste per formare lāintera sequenzaā, spiega Moro. āDopo una fase di addestramento, che va da qualche ora a un paio di giorni, lāintelligenza artificiale impara a costruire la sequenza per ogni porta logica quantistica partendo dalle operazioni disponibili, ma impiegando pochi millisecondiā.
La ricerca ĆØ stata anche brevettata. āIl nostro modello supera infatti un brevetto simile di Google che utilizza lāintelligenza artificiale dopo lāaddestramento ma per una sola porta logica, poi ĆØ richiesto un nuovo addestramento. Noi abbiamo invece individuato come costruire tutte le porte logiche quantistiche con un addestramento unico, dopo il quale si puĆ² richiamare subito la soluzione per una qualsiasi porta logica, con il cosiddetto deep learningā, conclude Prati. āI computer quantistici promettono di risolvere problemi di calcolo molto piĆ¹ rapidamente che con lāhardware attualmente esistente e i compilatori quantistici sono un elemento fondamentale per un loro controllo efficienteā.
CNR