Istituto Nazionale di Fisica Nucleare   Sezione di Ferrara

EQC

Il progetto "Experimenting with Quantum Computers" e' iniziato nel Gennaio 2019, ed e' focalizzato principalmente nello studio di come programmare i prototipi di sistemi di calcolo quantistico che sono in fase di sviluppo, ed in particolare i prototipi IBM. Il progetto comprende le sezioni di Ferrara, Bari e Pisa. L'intento e' quello di considerare problemi e algoritmi rilevanti sia a livello di informatica generale, che piu' specificamente per applicazioni di fisica. In particolare, si vuole studiare come programmare tali sistemi per risolvere, ad esempio, problemi di tipo combinatorio di complessita' computazionale non polinomiale, come la soddisfacibilita' di una formula booleana (SAT), la colorazione di un grafo, la ricerca di un taglio di costo massimo in un grafo. Per risolvere tali problemi si studiera' come utilizzare schemi di algoritmi tipo Grover per ricerca non strutturata, e Variational Quantum Eigensolver per la ricerca dello stato di minima energia di un sistema di spin. Sul lato piu' della fisica, si vuole esplorare le potenzialita' dei calcolatori quantistici per risolvere problemi di fisica computazionale che, in un approccio basato sul calcolo classico, sono proibitivamente costosi o addirittura impossibili. Un esempio tipico e' quello della simulazione Monte Carlo di teorie di gauge sul reticolo a densita' e temperatura finita; queste teorie, nell' approccio computazionale classico attualmente utilizzato presentano infatti una non positivita' della azione che non puo' quindi essere associata ad una probabilita' classica. Il progetto si interessa allo studio di semplici toy model, compatibili con le limitate risorse e la limitata coerenza temporale degli attuali sistemi quantistici, che permettano una prima esplorazione di questo nuovo approccio alla simulazione numerica. A partire dal Gennaio 2020 si e' unito al progetto anche il gruppo di Catania che intende sviluppare rivelatori quantistici di campi magnetici di debole intensita' (ordine 100 nT), con accuratezza spaziale di 100 nm mediante vacanze di cristalli di silicio.