Superando i limiti dei modelli classici, il quantum computing consente, ad esempio, lo sviluppo di algoritmi efficienti per problemi ritenuti intrattabili in senso classico, come la fattorizzazione di numeri naturali di grandi dimensioni. Al tempo stesso, mette in discussione molte tecniche crittografiche attuali, tra cui la crittografia a chiave pubblica basata su RSA, rendendo necessario il passaggio a soluzioni resistenti agli attacchi quantistici. D’altro canto, abilita anche la progettazione di protocolli intrinsecamente sicuri, come quelli per la distribuzione di chiavi crittografiche.
Il DISI si occupa in particolare della progettazione e della compilazione di linguaggi di programmazione per il quantum computing, dello sviluppo di tecniche di verifica per programmi quantistici, delle applicazioni del quantum computing al machine learning e dell’uso del quantum computing nell’ottimizzazione discreta. Inoltre, il DISI esplora gli aspetti più ingegneristici del quantum computing e del quantum networking. In particolare, studia l’integrazione tra reti quantistiche e infrastrutture di rete classiche, lo sviluppo di architetture ibride e la gestione della comunicazione tra nodi eterogenei. Un’attenzione specifica è rivolta alla distribuzione della computazione su più nodi quantistici e all’accesso remoto a risorse di calcolo quantistiche, includendo modelli di quantum cloud e quantum edge. In questa prospettiva, si investigano soluzioni per realizzare un “Quantum and Continuum Computing”, in cui risorse distribuite, dai nodi edge ai sistemi centralizzati, cooperano per abilitare nuovi modelli di calcolo distribuito e servizi avanzati basati su tecnologie quantistiche.
