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Quantum Computing | dotQuantum Workshop

I quantum computer, sfruttando i fenomeni quantistici di sovrapposizione ed entanglement, promettono di risolvere in modo efficiente alcuni importanti problemi computazionali che ad oggi sono considerati intrattabili. Un esempio famoso, ma non il più significativo, è l'uso dell'algoritmo di Shor per la fattorizzazione di numeri interi molto grandi.

Le straordinarie proprietà dei quantum computer unite all'incredibile evoluzione tecnologica degli ultimi anni, ha spinto grandi aziende, come Google, Lockheed Martin, Microsoft, IBM e Intel, ad investire in modo importante nel settore delle tecnologie quantistiche.

Fino ad oggi il quantum computing è stato un campo dominato quasi esclusivamente dai fisici, che si sono concentrati nella progettazione e realizzazione dei qubit, le unità fondamentali di qualsiasi quantum computer. I fisici hanno focalizzato la loro attenzione sul miglioramento dell'affidabilità delle porte quantistiche (quantum gates) e delle proprietà di coerenza dei qubit. La costruzione di un quantum computer non consiste soltanto nella produzione di qubit di 'buona qualità'. E' necessario lo sviluppo di un'architettura integrata che connetta e traduca gli algoritmi quantistici negli impulsi a basso livello che consentono di operare direttamente sui qubit. Per il successo finale è quindi necessario un contributo all'unisono di molte figure professionali: programmatori, esperti nei sistemi operativi, esperti nei sistemi di controllo elettronico e nell'architettura degli elaboratori.

Nella prima parte di questo Workshhop, si introducono i concetti fondamentali del Quantum Computing e gli algoritmi quantistici. Successivamente viene fatta una panoramica delle tecnologie utilizzate per creare i qubit e si introduce la problematica della correzione d'errore. Nella seconda parte si prendono in esame i framework per lo sviluppo di applicazioni per i quantum computer disponibili nel breve termine (NISQ) e si approfondiscono gli ambiti applicativi di maggior interesse: quantum chemistry e quantum machine learning. Come ultimo argomento si esamina il framework Qiskit con esempi pratici di programmazione da eseguire nella IBM Quantum Experience.

Il dettaglio degli argomenti trattati è riportato di seguito:



Introduzione al Quantum Computing (qubit, superposition, entanglement, interference, measurement)



Introduzione agli algoritmi quantistici



Panoramica delle tecnologie per la realizzazione di un Quantum Computer



Stato dell’arte del Quantum Computing



Introduzione al problema della correzione d’errore (Quantum Error Correction)



L’avvento dell’era NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum)



Applicazioni a breve termine del Quantum Computing nell’era NISQ



Introduzione ai framework per lo sviluppo di applicazioni per il Quantum Computing



Quantum Chemistry e Quantum Machine Learning



Introduzione alla programmazione con Qiskit (Terra e Aqua)



Esempi pratici di programmazione realizzata con Qiskit



Risorse utili per approfondimenti



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