team di ricerca del gigante dell’energia ExxonMobil e IBM hanno collaborato  per trovare soluzioni quantistiche a uno dei problemi più complessi del nostro tempo: gestire le decine di migliaia di navi mercantili che attraversano gli oceani per consegnare le merci che utilizziamo ogni giorno.

Gli scienziati hanno sollevato il coperchio sui progressi compiuti finora e hanno presentato le diverse strategie  per modellare il percorso marittimo sui dispositivi quantistici esistenti, con l’obiettivo finale di ottimizzare la gestione delle flotte. Lo riferisce la pubblicazione britannica di tecnologia ZDNet.

ExxonMobil è stata la prima azienda energetica ad entrare a far parte del Quantum Network di IBM nel 2019 e ha manifestato un vivo interesse nell’utilizzo della tecnologia per esplorare varie applicazioni, che vanno dalla simulazione di nuovi materiali alla risoluzione di problemi di ottimizzazione.

Ora, sembra che parte del lavoro della compagnia energetica sia stato dedicato a sfruttare le capacità quantistiche per calcolare viaggi che riducano al minimo la distanza e il tempo percorsi dalle navi mercantili in tutto il mondo.

Su scala mondiale, l’equazione è immensa, quasi intrattabile per i computer classici. Circa il 90% del commercio mondiale si basa sulla navigazione marittima, con oltre 50.000 navi, che trasportano fino a 200.000 container ciascuna, che si spostano ogni giorno per trasportare merci per un valore totale di $ 14 trilioni.

Più aumentano il numero di navi e i viaggi, più grande diventa il problema. Come hanno scritto i team di IBM e ExxonMobil in un post sul blog che descrive in dettaglio la loro ricerca: “Dal punto di vista logistico, questo non è il ‘problema da venditori ambulanti'”.

Sebbene questo tipo di problema in crescita esponenziale possa essere risolto solo con semplificazioni e approssimazioni sui computer classici, la sfida è adatta alle tecnologie quantistiche. I computer quantistici possono sfruttare efficacemente uno speciale stato duale che viene assunto dai bit quantistici, o qubit, per eseguire molti calcoli contemporaneamente; il che significa che anche i problemi più grandi potrebbero essere risolti in molto meno tempo di quanto sia possibile su un computer classico.

Sebbene la teoria alla base del potenziale dell’informatica quantistica sia ben consolidata, resta da scoprire come i dispositivi quantistici possano essere utilizzati nella pratica per risolvere un problema del mondo reale come il percorso globale delle navi mercantili.

Per fare ciò, i team di IBM ed ExxonMobil hanno iniziato con rappresentazioni matematiche del problema ampiamente utilizzate, che tengono conto di fattori come le rotte percorse, i potenziali movimenti tra le località portuali e l’ordine in cui ogni località viene visitata su una particolare rotta. Esistono molti modi per formulare l’equazione, uno dei quali è chiamato tecnica di ottimizzazione binaria quadratica non vincolata (QUBO) e che viene spesso utilizzata nell’informatica classica.

L’idea è quella di sviluppare algoritmi funzionanti ora, per essere pronti a sfruttare la potenza di un computer quantistico a tutti gli effetti quando la tecnologia si svilupperà. Ciò che si applica alle navi mercantili, in effetti, può funzionare anche in altri contesti. I problemi di instradamento non sono inerenti al settore marittimo e gli scienziati hanno confermato che i loro risultati potrebbero essere facilmente trasferiti a qualsiasi problema di ottimizzazione dei veicoli che abbia vincoli di tempo, come la consegna delle merci, i servizi di condivisione delle corse o la gestione dei rifiuti urbani.

In effetti, ExxonMobil non è la prima azienda a cercare modi per utilizzare le tecniche di calcolo quantistico per risolvere i problemi di ottimizzazione. Il produttore di elettronica OTI Lumionics, ad esempio, ha utilizzato le rappresentazioni QUBO per trovare la simulazione ottimale dei materiali OLED di nuova generazione, l’azienda ha sviluppato algoritmi di ispirazione quantistica per risolvere calcoli sull’hardware classico di Microsoft Azure, con risultati incoraggianti.

Foto ExxonMobil

AGC GreenCom 15 Febbraio 2021 9:52