Analisi della programmazione di quantum computer e simulazioni su FPGA

Quantum Computers, devices based on the principles of quantum mechanics, are emerging as one of the most promising solutions for overcoming the limitations of classical computation. To manage their complexity and unlock their potential, the field of Quantum Software Engineering (QSE) has been established. This thesis therefore aims to analyze the operation, challenges, and methods for developing software on this new generation of machines. The objective is to explore the state-of-the-art of QSE, comparing the main programming languages (such as Q#, Cirq, and QHDL). A promising solution to circumvent the limitations of current hardware such as high costs, limited accessibility, and qubit fragility is then evaluated: simulation using Field-Programmable Gate Arrays.

I Quantum Computer, dispositivi basati sui principi della meccanica quantistica, stanno emergendo come una delle soluzioni più promettenti per superare i limiti della computazione classica. Per gestire la loro complessità e sbloccarne il potenziale, è nato il campo del Quantum Software Engineering (QSE). Questa tesi si propone dunque di analizzare il funzionamento, le sfide e i metodi per lo sviluppo di software su questa nuova generazione di macchine. L’obiettivo è esplorare lo stato dell’arte del QSE , confrontando i principali linguaggi di programmazione (come Q#, Cirq e QHDL). Viene poi valutata una soluzione promettente per aggirare i limiti dell’hardware attuale quali alti costi, accessibilità limitata e fragilità del qubit: la simulazione tramite Field Programmable Gate Array.