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In questo articolo ospite si parla del complesso tema del calcolo quantistico e di un esempio pratico dalla logistica. Rainer A. Stawarz, fondatore e CEO della K&S Informatik di Zurigo, specializzata in soluzioni doganali, cerca di spiegare con parole semplici, utilizzando l’esempio dell’assegnazione dei container ai posti nei terminal portuali, cosa è possibile fare con un algoritmo quantistico adeguato.
Da: Rainer A. Stawarz
(Zurigo) In questo articolo si discute di 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 il tipo di carico dei 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 come esempio Shanghai, e debba scaricare 7.500 container. Il sistema portuale ha il compito di trovare un posto 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 è quindi essenziale.
Le sfide del metodo classico
Con i metodi tradizionali, ogni possibile posto viene controllato singolarmente. Anche se ogni controllo dura solo un piccolo 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, specialmente 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 il calcolo quantistico potrebbe offrire una soluzione. Nel 1996, il matematico indiano Lov Grover sviluppò un algoritmo quantistico che accelera notevolmente la ricerca in un database. Invece di cercare ogni posto singolarmente, un computer quantistico con questo algoritmo può effettuare la ricerca in molti meno passaggi. Nel nostro esempio con 40.000 posti possibili, l’algoritmo quantistico richiederebbe solo circa 200 passaggi di calcolo. Questo potrebbe ridurre il tempo di calcolo totale da diverse ore a pochi minuti o addirittura secondi, senza compromettere l’accuratezza.
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”. Tuttavia, un computer quantistico lavora con 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 leggermente il calcolo, ma la metodologia sarebbe comunque significativamente 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 realizzati nella pratica. Sviluppi attuali, come il progetto “Majoran 1” di Microsoft, offrono speranza 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
