Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing Big Data e Quantum Computing (ICSC), progetto finanziato dall’Unione Europea – NextGenerationEU – e dal Piano Nazionale Ripresa e Resilienza (PNRR) – Missione 4 Componente 2.
Obiettivi
L’obiettivo principale di questo progetto è comprendere meglio il potenziale vantaggio che il calcolo quantistico potrebbe apportare al problema della risoluzione delle equazioni differenziali parziali, necessarie per modellare una vasta gamma di problemi.
Ciò sarà realizzato tenendo conto di due applicazioni industriali: la modellazione della fluidodinamica e la modellazione della propagazione delle onde elettromagnetiche attraverso le equazioni di Maxwell.
Sfida iniziale
Per alcuni problemi, è stato dimostrato che i computer quantistici forniscono una velocità esponenziale rispetto alle loro controparti classiche. Tuttavia, non sono molti i problemi noti in cui sono stati dimostrati tali usi e potenzialità.
Soluzione
La soluzione proposta dal progetto consiste nell’esplorare l’applicazione del Quantum Computing per risolvere PDE in scenari di rilevanza scientifica e industriale, identificando gli algoritmi quantistici appropriati e valutando il loro potenziale vantaggio rispetto ai metodi classici. Ad esempio, vengono studiati casi come la simulazione della propagazione dei fluidi nei mezzi porosi, il comportamento dei flussi d’aria per la progettazione dei profili aerodinamici e la retrodiffusione delle onde elettromagnetiche radar da bersagli complessi.
Benefici
Le equazioni differenziali sono necessarie per modellare un’ampia varietà di problemi, tra cui la progettazione industriale e le previsioni meteorologiche, e la loro soluzione numerica è al centro di molte applicazioni eseguite nei centri di supercalcolo. Per questo motivo, gli algoritmi quantistici in grado di risolvere anche solo un sottoinsieme dei problemi modellati attraverso le equazioni differenziali sugli attuali supercomputer sarebbero di notevole interesse e valore.
Il ruolo di IFAB
IFAB ha contribuito allo sviluppo e all’implementazione delle soluzioni algoritmiche e degli strumenti di benchmarking necessari per valutare il potenziale del Quantum Computing nella risoluzione di equazioni differenziali alle derivate parziali (PDE) — problemi computazionalmente intensivi con applicazioni dirette in ambiti industriali quali la fluidodinamica e la simulazione elettromagnetica.
Il contributo tecnico di IFAB si è articolato lungo tre direttrici principali:
- l’analisi e la valutazione dei framework teorici quantistici più promettenti per le aree applicative identificate;
- lo sviluppo di algoritmi classici a supporto delle tecniche quantistiche, traducendo i modelli teorici in implementazioni eseguibili sui casi d’uso industriali;
- l’esecuzione delle soluzioni e il benchmarking comparativo rispetto ai metodi computazionali classici, per misurarne prestazioni, accuratezza ed efficienza.
La partecipazione a QA4SDE ha consentito a Fondazione IFAB di sviluppare competenze verticali nel campo del Quantum Computing applicato, consolidate grazie all’interazione con un partenariato di eccellenza che ha visto la collaborazione di ENI, IIT, Leonardo, Thales Alenia Space, Università di Bari e Università di Padova.
Partners
Spoke coinvolti
Per informazioni rivolgersi a: projects@ifabfoundation.org
