Rilevanza del Polo Tecnologico di Bologna nello sviluppo del Sistema europeo di Supercomputing e Calcolo Quantistico

Ambito della ricerca

Lo sviluppo del Centro di supercalcolo Euro-Hpc a Bologna richiede un supporto di ricerca, esplicitamente rivolto a delineare ricadute operative dei sistemi di supercalcolo, sia partendo da sistemi pre-exascale che da sistemi basati sulle tecnologie quantistiche.

L’elaborazione quantistica dell’informazione fornisce soluzioni ad alcuni dei più importanti problemi sia nell’ambito della ricerca fondamentale che in quella applicata, che vanno dalla simulazione di modelli fisici e  matematici all’ottimazione di problemi, come il flusso del traffico, portafogli e organizzazione del lavoro, attraverso lo sviluppo di algoritmi (come quelli per la ricerca all’interno di un databese) e protocolli (come quelli crittografici) più efficienti di quelli classici.

Attualmente, si sta assistendo a un grande sviluppo della ricerca nell’ambito dell‘informazione e della computazione quantistica, a seguito anche di ingenti sforzi tecnologici portati avanti sia da industrie leader che da start-up, che stanno realizzando e mettendo sul mercato prototipi di calcolatori e altre tecnologie quantistici.

Il progetto “Computazione quantistica per l’analisi dei dati” esplora la possibilità di sviluppare soluzioni basate sul Quantum computing per applicazioni utili alla elaborazione e gestione di dati di aziende e imprese, in un contesto che tenga in considerazione anche le attuali capacità di calcolo di una macchina reale.

A questo scopo, quindi sono state individuate tre tematiche principali che sfruttano un approccio ibrido che combina le attuali potenzialità di un computer quantistico con protocolli classici, e che possono trovare applicazioni in ambiti diversi:

  • Hybrid Machine Learning
  • Heuristic Algorithms
  • Quantum Embeddings

 

Obiettivi del progetto

Questo progetto si inserisce nella strategia di IFAB per trasformare il Polo bolognese nel punto di riferimento europeo per le applicazioni industriali e finanziarie delle tecnologie di supercalcolo, stabilendo al suo interno un gruppo di ricerca che permetterà:

  • alla Fondazione stessa di partecipare allo sforzo di ricerca nazionale nel settore rilevante del Quantum computing;
  • l’inserimento della Fondazione nel programma europeo di ricerca sul Quantum computing;
  • al Polo di Bologna-Emilia-Romagna Data Valley di essere individuata a livello europeo come il punto di riferimento nelle applicazioni industriali e finanziarie delle tecnologie di supercalcolo;
  • alle imprese presenti in Regione e alle imprese italiane di poter disporre di facili approcci al supercalcolo scientifico e in particolare alle metodologie quantistiche di soluzione di problemi complessi.

 

Possibili applicazioni

Il progetto consiste nello sviluppo di algoritmi quantistici per l’apprendimento automatico ibrido e l’ottimizzazione di problemi di calcolo combinatorio, finalizzati ad applicazioni nei più svariati ambiti: industria, finanzia, sociologia, medicina, sistemi urbani.

In particolare si esplorano qui le possibili applicazioni rilevanti per il sistema delle imprese, che nello specifico possono riguardare

  1. l’ottimizzazione di processi logistici nell’ambito TLC;
  2. l’ottimizzazione di portafogli finanziari;
  3. l’analisi di reti sociali;
  4. la diagnostica tramite immagini;
  5. la gestione intelligente del traffico di una flotta di veicoli autonomi;
  6. la simulazione di sistemi chimico-fisici per la sintesi farmaceutica;
  7. il potenziamento di algoritmi di apprendimento automatico con scopo predittivo;

e che possa comunque costituire una base di ricerca per una collaborazione con altri partner europei, nell’ambito di programmi di grande dimensione, abbracciando anche problemi quali

  1. la risoluzione di equazioni non-lineari per la modellizzazione aerodinamica;
  2. la simulazione di fenomeni meteorologici su larga scala;
  3.  la ricerca efficiente di informazioni all’interno di una base dati;
  4.  i protocolli di crittografia.

 

Responsabili della ricerca

Il progetto è sviluppato da ricercatori del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna, dell’INFN, del  Quantum Computing Lab del CINECA, che mette a disposizione anche risorse di calcolo quantistico, e della Società Leithà-Unipol Group.

Per informazioni rivolgersi a [email protected]

 

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