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Il 22 maggio 1996, durante il 28° ACM Symposium on Theory of Computing (STOC) a Philadelphia, Lov Grover, allora ricercatore dei Bell Labs, presentò per la prima volta il suo rivoluzionario algoritmo. Il lavoro, pubblicato negli atti del simposio con il titolo A Fast Quantum Mechanical Algorithm for Database Search, offriva una soluzione innovativa al problema della ricerca all’interno di database non ordinati, sfruttando le proprietà uniche della meccanica quantistica. Grover dimostrò che un computer quantistico avrebbe potuto svolgere questo compito molto più velocemente rispetto ai metodi tradizionali, grazie alla capacità di manipolare sovrapposizioni quantistiche e sfruttare interferenze per ridurre la complessità temporale del calcolo.
Perché l’algoritmo di Grover è così importante? In un database non ordinato, un algoritmo classico ha una complessità temporale lineare, indicata come O(N), ovvero richiede in media un numero di operazioni proporzionale al numero N degli elementi presenti. Ad esempio, è ciò che succede quando conosci un numero di telefono e cerchi di risalire al proprietario, scorrendo l’elenco telefonico, che è ordinato alfabeticamente. Per capire a chi appartiene il numero di telefono, dovrai scorrere tutto l’elenco fino a trovare il nome della persona che possiede quel determinato numero. In pratica, se l’elenco contiene un milione di voci, nell’ipotesi peggiore potresti dover confrontare fino a un milione di elementi prima di trovare quello giusto. Esattamente come cercare un “ago in un pagliaio”!
L'algoritmo di Grover, invece, riduce drasticamente il tempo di ricerca, portando la complessità temporale a O(√N). Di conseguenza, il numero di operazioni necessarie è proporzionale alla radice quadrata del numero totale N di elementi, un miglioramento significativo per database di grandi dimensioni. Questo risultato è reso possibile sfruttando due principi chiave della meccanica quantistica: la sovrapposizione quantistica, che permette di esplorare simultaneamente più stati, e l'interferenza quantistica, che amplifica progressivamente le probabilità degli stati corretti.
L’algoritmo di Grover è considerato uno dei risultati più significativi nel campo del calcolo quantistico: oltre ad accelerare la ricerca nei database non ordinati, i suoi principi trovano applicazione in settori come l’ottimizzazione di sistemi complessi, l’analisi di grandi volumi di dati e la crittografia. Con il progresso delle tecnologie quantistiche, questo algoritmo potrebbe diventare uno strumento essenziale per affrontare problemi oggi inaccessibili ai computer classici, aprendo la strada ad ulteriori sviluppi della computazione quantistica.
Autore: Irene Schillaci
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