Ogni anno, in occasione dell’annuncio dei premi Nobel, “Nature”, una delle più importanti testate giornalistiche scientifiche a livello internazionale, organizza raccolte retrospettive tra le riviste del proprio gruppo editoriale per evidenziare articoli di particolare rilevanza per i temi dei premi appena assegnati. In occasione del premio Nobel per la Fisica 2024, una pubblicazione di quattro ricercatori dell’Università di Pavia è stata selezionata per far parte di tale prestigiosa raccolta. Il Nobel per la Fisica è stato attribuito a John J. Hopfield della Princeton University, e a Geoffrey E. Hinton della University of Toronto per aver applicato gli strumenti della fisica per sviluppare tecniche di intelligenza artificiale e di machine learning.
L’articolo selezionato nell’ambito del Nature Portfolio è “An artificial neuron implemented on an actual quantum processor”, frutto di uno studio di Francesco Tacchino, Chiara Macchiavello e Dario Gerace del Dipartimento di Fisica e da Daniele Bajoni del Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione dell’Università di Pavia. La ricerca era stata in origine pubblicata sulla rivista npj Quantum Information
I computer quantistici sono stati considerati per lungo tempo come una tecnologia del futuro, ma stanno diventando una realtà sempre più concreta proprio in questi anni. Alcune tra le maggiori aziende informatiche, come IBM, Google, Intel, e Microsoft, continuano ad investire capitali importanti in ricerca e sviluppo, con lo scopo di realizzare veri e propri processori basati su nanotecnologie quantistiche. I primi prototipi, costruiti con decine o, in alcuni casi, centinaia di bit quantistici (o qubits) sono già operativi da qualche anno. Questo nuovo paradigma di computazione potrebbe offrire vantaggi esponenziali rispetto ai microprocessori classici in alcuni ambiti di grande importanza pratica, incluse la chimica computazionale, le scienze dei materiali e la crittografia. Tra le possibili applicazioni che potrebbero notevolmente beneficiare delle possibilità offerte dai futuri computer quantistici vi sono proprio l’intelligenza artificiale e le reti neurali. Nel loro lavoro i ricercatori pavesi dimostrarono per la prima volta che l’elemento fondamentale di una rete neurale, un neurone artificiale, può essere implementato con successo su uno dei processori quantistici messi a disposizione da IBM tramite la sua piattaforma di cloud quantum computing, suggerendo che il processore quantistico possa effettivamente offrire un vantaggio sul corrispondente algoritmo classico, in particolare in termini di memoria di elaborazione. Questo campo di ricerca è di grande attualità.
Francesco Tacchino, all’epoca dottorando del Dipartimento di Fisica dell’Università di Pavia, è oggi research scientist presso i laboratori IBM Research a Zurigo (CH), e si occupa attivamente, tra le altre linee di ricerca, di intelligenza artificiale basata su quantum computing, così come gli altri tre ricercatori ancora in carica all’Università di Pavia, che si pone tra i poli all’avanguardia internazionale per le ricerche su queste tematiche.
(Nella foto, da sinistra, Francesco Tacchino, Dario Gerace, Chiara Macchiavello e Daniele Bajoni)
