PROGETTAZIONE E IMPLEMENTAZIONE DI CASE STUDY NEL CONTESTO DEL QUANTUM COMPUTING

La crescente complessità dei problemi che l’uomo deve affrontare e risolvere non nasconde la limitatezza dei sistemi informatici che vengono usati ad oggi. Nonostante essi risultino ancora essere opzioni valide ed efficienti, la questione della risoluzione di specifiche e complesse classi di problemi è stata la premessa fondamentale da cui sono scaturite nuove spinte per ricercare paradigmi di calcolo innovativi. In questo contesto, il Quantum Computing si è imposto come paradigma computazionale in grado di offrire vantaggi significativi rispetto agli approcci classici. In questa tesi vengono analizzati i fondamenti teorici del calcolo quantistico, col fine di avere una comprensione più completa dell’analisi e implementazione di alcuni algoritmi che verranno esaminati nel corso della trattazione. In particolare l’algoritmo di Rabin-Miller, test di primalità classico e ripensato in forma quantistica, l’algoritmo di Shor per la fattorizzazione di interi e l’algoritmo di Grover per la ricerca non strutturata. Per ciascun algoritmo viene fornita una trattazione teorica dei fondamenti matematici e fisici sottostanti, seguita dallo studio delle loro implementazioni in Q# e dall’analisi dei risultati ottenuti tramite la loro esecuzione e benchmarking in Python. Le soluzioni sviluppate sono state approfondite dal punto di vista delle risorse quantistiche reali che richiederebbe la loro implementazione.