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Cos'Ŕ e come funziona Q#

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Cos'Ŕ e come funziona Q# FASTWEB S.p.A.
Schematizzazione di un computer quantistico
Internet
Parte del Quantum developer kit, permette di realizzare applicativi per computer quantici sfruttando anche un simulatore ospitato nel cloud

Tutti i linguaggi di programmazione oggi utilizzati per realizzare software, app e programmi vari sono accomunati da una caratteristica. Sono pensati e realizzati per funzionare (ed essere funzionali) all'interno di un'unica architettura informatica, quella teorizzata nell'immediato dopoguerra dal matematico ugro-statunitense Von Neumann (non a caso si parla di "Macchina di Von Neumann" quando si parla in maniera generalizzata di computer e PC vari).

Va da sÚ che, in caso di un nuovo paradigma e una nuova architettura informatica, sia necessario pensare (e realizzare) una nuova tipologia di linguaggio informatico che consenta a sviluppatori e programmatori vari di realizzare applicativi di ogni genere. ╚ il caso, tanto per fare un esempio, dell'informatica quantistica, nuova disciplina che fa leva sui principi della meccanica e della fisica quantistica per migliorare le performance dei sistemi informatici.

 

 

Sinora gli ingegneri avevano programmato i computer quantistici manualmente, aprendo o chiudendo le porte logiche dei processori a seconda delle necessitÓ del caso. Si Ŕ dunque reso necessario creare un nuovo linguaggio di programmazione che permetta di sfruttare appieno le potenzialitÓ dei computer quantici e, allo stesso tempo, liberi sviluppatori e ingegneri da incombenze di "basso livello".

Che cos'Ŕ Q# e come funziona

Nasce in questa ottica Q#, linguaggio di programmazione per computer quantistici realizzato da Microsoft. La societÓ di Redmond, infatti, Ŕ tra quelle che stanno investendo con pi¨ convinzione in questo settore, sperando di recuperare un po' del divario che al momento, in questo campo, la separa da altri colossi come Google, Intel e IBM.

Il linguaggio di programmazione non Ŕ, comunque, l'unica novitÓ presentata da Microsoft. Q# fa parte di un pacchetto di sviluppo pi¨ grande, il Quantum development kit, grazie al quale Ŕ possibile accedere a un simulatore di computer quantistico (ospitato sui server di Azure, il servizio di cloud computing di Microsoft) e altre risorse utili per chiunque sia interessato al mondo dell'informatica quantistica e voglia intraprendere la strada della programmazione "quantica". Nel momento in cui si inizia a sviluppare codice sorgente si avrÓ anche accesso al quantum simulator, la macchina virtuale capace di replicare il funzionamento di un computer quantico sul PC che solitamente utilizziamo per lavorare o giocare. Se si vuole avere accesso a un simulatore pi¨ potente, invece, si pu˛ sempre optare per la macchina virtuale accessibile via web e ospitata, come giÓ detto, sui server Azure.

 

Computer quantistico

Programmare con Q#, comunque, Ŕ meno complesso di quello che si possa credere. Per facilitare la vita degli sviluppatori, Microsoft ha tentato di renderlo quanto pi¨ possibile simile a Visual Studio, la suite dedicata alla programmazione informatica comprendente diversi tipi di linguaggio, come C, C++, C#, F#, Visual Basic .Net, Html e JavaScript, e che permette la realizzazione di programmi, siti web, applicazioni web e servizi web.

Informatica quantistica topologica

Con Q# Microsoft prova, inoltre, a dare il lÓ a una nuova branca dell'informatica quantistica: la topologia. I computer quantici "reali" funzionano solo per temperature prossime allo 0 Kelvin e hanno una potenza di calcolo ancora piuttosto limitata (qualche decina di qubit, nei casi migliori). A questo si aggiungono le interazioni "involontarie" tra gli stessi qubit e l'ambiente circostante che causano "interferenze" e malfunzionamenti del pc quantico.

Ci˛ vuol dire che la corretta esecuzione dei programmi potrebbe essere compromessa da fattori esterni che nulla hanno a che vedere con le capacitÓ dello sviluppatore. Per evitare che ci˛ accada, una parte sostanziale dei qubit sono utilizzati per controllare che nel codice non ci siano errori e che eventuali malfunzionamenti siano causati, per l'appunto, da interferenze varie. ╚ a questo punto che entra in gioco l'informatica quantistica topologica.

 

L'informatica quantistica topologica migliorerÓ le performace di calcolo dei PC quantici

Microsoft, infatti, vuole mettere a punto dei computer quantici dotati di qubit in grado di resistere alle interferenze esterne. Ci˛ permetterebbe di realizzare dei sistemi con un numero superiore di qubit "utili" (eliminando quelli destinati al controllo e verifica del codice sorgente) e quindi in grado di offrire performance pi¨ elevate a paritÓ di unitÓ di calcolo impiegate.

Quali possibili applicazioni per Q#

 

Applicazioni informatica quantistica

Con il suo linguaggio di programmazione quantico, Microsoft si prepara a fare il suo ingresso a pieno titolo nel mondo dell'informatica quantistica. Diversi i settori nei quali la societÓ di Redmond vorrebbe mettere a frutto l'esperienza acquisita sinora: dalla sicurezza informatica (con un occhio particolare alla crittografia) al supporto allo sviluppo di farmaci nuovi e pi¨ efficaci. Non solo: grazie alla potenza dei qubit, Microsoft vorrebbe rafforzare la propria posizione nel settore dell'intelligenza artificiale e aiutare gli scienziati a studiare in maniera pi¨ approfondita il fenomeno del riscaldamento globale.

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TAGS: #informatica quantistica #computer #intelligenza artificiale

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