Ricerca nel quantum computing: al via collaborazione INFN-Amazon per computer quantistici cloud

"Il quantum computing ha il potenziale d’incrementare la nostra conoscenza scientifica e contribuirà in maniera significativa ad affrontare interrogativi importanti in fisica fondamentale, con possibile impatto sulla società"

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L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) ed Amazon Web Services (AWS) hanno annunciato l’avvio di una nuova collaborazione volta a potenziare la conoscenza scientifica sul quantum computing, nel contesto della comunità di ricerca in Italia, e a individuare potenziali applicazioni in fisica delle alte energie e fisica fondamentale. Nell’ambito di questa collaborazione, AWS darà accesso alle risorse computazionali di Amazon Braket alla comunità scientifica dell’INFN che conta ricercatrici e ricercatori associati di 26 università sul territorio italiano. La collaborazione conferma ulteriormente l’impegno di AWS a fornire alla ricerca e alla formazione universitaria italiana i più avanzati servizi cloud attraverso i data center della Regione AWS Europe (Milano) lanciata nell’Aprile 2020.

L’INFN è l’istituto di ricerca italiano impegnato nello studio delle particelle fondamentali e delle loro interazioni. Grazie a una lunga storia di scoperte scientifiche, l’Istituto detiene una posizione di primissimo piano in fisica fondamentale, uno dei settori di punta della big science. In questo campo di frontiera la ricerca produce quantità enormi di dati che richiedono una gestione rapida ed efficiente e l’INFN è sempre più impegnato nelle tecnologie quantistiche e nel computing ad alte prestazioni. Inoltre, l’INFN è l’unico partner non statunitense del progetto Superconducting Quantum Materials and Systems Center (SQMS Center), finanziato dal Dipartimento dell’Energia americano ed è uno dei partner del consorzio EXANEST per lo sviluppo di supercomputer exascale nella prospettiva della futura convergenza tra il calcolo ad alta prestazione e il quantum computing. La collaborazione con il gruppo di AWS Quantum Technologies contribuirà a potenziare l’attività dell’INFN in questo nuovo campo di ricerca e sviluppo.

Grazie ad Amazon Braket, ricercatori dell’INFN potranno fare uso di computer quantistici senza il bisogno di gestire infrastrutture, negoziare l’accesso con diversi fornitori di hardware quantistico, oppure scrivere software per una varietà di ambienti di programmazione. Amazon Braket permette l’accesso a molteplici computer quantistici attraverso una API (Application Programming Interface) singola. Queste macchine includono calcolatori che si basano sui quibit superconduttori sviluppati di Rigetti, calcolatori che usano trappole ioniche, e due annealer costruiti da D-Wave. Gli scienziati saranno in grado di accedere a queste risorse utilizzando un SDK (Software Development Kit) open source in un ambiente di programmazione locale, managed notebooks in AWS o strumenti a linea di comando.

Il nostro obiettivo per Amazon Braket è di essere un catalizzatore di innovazione per l’INFN, attraverso l’accesso a tecnologie quantistiche, mentre questo campo continua ad evolvere”, dice Simone Severini, Direttore, Computazione Quantistica, AWS. “Le opportunità scientifiche aperte dal quantum computing sono grandi e siamo entusiasti di essere all’avanguardia insieme all’INFN. Guardiamo al futuro nel supportare l’INFN nell’innovazione in fisica fondamentale, nella formazione universitaria, e nelle applicazioni tecnologiche per la medicina”. “Siamo contenti di collaborare con AWS in ciò che rappresenta un elemento importante della nostra strategia globale nella ricerca sul quantum computing”, commenta Marco Pallavicini, membro della giunta esecutiva dell’INFN. “Il quantum computing ha il potenziale d’incrementare la nostra conoscenza scientifica e contribuirà in maniera significativa ad affrontare interrogativi importanti in fisica fondamentale, con possibile impatto sulla società. Nel contesto dell’INFN stiamo lavorando intensamente per capire se tecnologie normalmente utilizzate nello studio delle particelle e della fisica fondamentale possano essere utili in questo nuovo, promettente campo”.

Questa collaborazione è coadiuvata dagli esperti in quantum computing di AWS e dal programma AWS Cloud Credit for Research che supporta i ricercatori nella creazione di applicazioni, software o strumenti science-as-a-service disponibili a livello pubblico e ospitati nel cloud per semplificare la ricerca futura propria e della comunità scientifica di appartenenza. Inoltre, aiuta gli scienziati nell’eseguire proof of concept o test benchmark valutando l’efficacia dello spostamento dei carichi di lavoro della ricerca o di set di dati disponibili nel cloud. Infine, il programma offre la formazione rivolta alla comunità accademica per quanto riguarda l’uso del cloud, per carichi di lavoro di ricerca.