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In questo contributo ospite si parla del complesso tema del calcolo quantistico e di un esempio applicativo nella logistica. Rainer A. Stawarz, fondatore e CEO della K&S Informatik, specializzata in soluzioni doganali con sede a Zurigo, cerca di spiegare con parole semplici, utilizzando l’esempio dell’assegnazione dei container ai posti nei terminal portuali, cosa è possibile fare con un appropriato algoritmo quantistico.
Da: Rainer A. Stawarz
(Zurigo) In questo articolo si affronta un problema che può sorgere nei porti container: l’assegnazione efficiente dei posti per i container in arrivo. Non è solo importante trovare un posto libero, ma anche considerare quale merce hanno i container circostanti. Questo è particolarmente rilevante per evitare incidenti come la grave esplosione nel porto di Tianjin nel 2015.
Il problema in sintesi
Immaginiamo che una grande nave portacontainer, come la “Sovereign Maersk”, arrivi in un porto, qui ad esempio Shanghai, e debba scaricare 7.500 container. Il sistema portuale ha ora il compito di trovare un posto di stoccaggio adeguato per ciascuno di questi container e di riservarlo.
Nel più grande porto container del mondo a Shanghai, nel 2023 sono stati movimentati oltre 47 milioni di container standard (TEU). Ciò significa che ogni giorno migliaia di container devono essere stoccati e scaricati nuovamente. Un sistema efficiente per la gestione dei posti di stoccaggio è quindi essenziale.
Le sfide del metodo tradizionale
Con i metodi tradizionali, ogni possibile posto viene controllato singolarmente. Anche se ogni verifica dura solo una frazione di secondo, il tempo di calcolo può sommarsi a diverse ore con migliaia di posti e container. Nella pratica ci sono ottimizzazioni, come raggruppare container simili o escludere determinate aree dalla ricerca. Tuttavia, possono verificarsi colli di bottiglia, soprattutto quando le normative per le merci pericolose, la protezione antincendio o le distanze di sicurezza vengono ulteriormente inasprite. In tali casi, il tempo di calcolo diventa rapidamente un fattore critico.
Il approccio quantistico come soluzione
Qui la informatica quantistica potrebbe offrire una soluzione. Nel 1996, il matematico indiano Lov Grover sviluppò un algoritmo quantistico che accelera notevolmente la ricerca in database. Invece di esaminare ogni posto singolarmente, un computer quantistico con questo algoritmo può effettuare la ricerca in molti meno passaggi. Nel nostro esempio con 40.000 posti disponibili, l’algoritmo quantistico richiederebbe solo circa 200 passaggi di calcolo. Questo potrebbe ridurre il tempo di calcolo da diverse ore a pochi minuti o addirittura secondi – e senza compromettere la precisione.
Le sfide pratiche e le prospettive
Tuttavia, rimane una sfida: la valutazione dei posti si basa su diversi criteri, che possono essere riassunti in un cosiddetto “vettore di idoneità”. Un computer quantistico, tuttavia, lavora con i qubit, che non possono gestire direttamente tali strutture dati complesse. Pertanto, l’algoritmo dovrebbe essere adattato in modo da elaborare i singoli criteri di valutazione separatamente. Questo potrebbe rallentare un po’ il calcolo, ma la metodologia sarebbe comunque notevolmente più veloce rispetto ai sistemi tradizionali.
Microsoft è vicina con il progetto «Majoran 1»
In sintesi, questo articolo mostra come i computer quantistici potrebbero rivoluzionare la logistica nei porti container – a condizione che i concetti teorici possano essere attuati nella pratica. Sviluppi attuali, come il progetto “Majoran 1” di Microsoft, fanno sperare che tali algoritmi quantistici possano presto diventare realtà.
Rainer A. Stawarz è fondatore e CEO della K&S Informatik.
Ha studiato impianti di energia nucleare e informatica teorica.
Immagine di copertura: © Loginfo24
