Sintesi del progetto
QSUD esplora l’uso del calcolo quantistico per ottimizzare la topologia delle strutture a traliccio, un problema ingegneristico complesso che richiede ingenti risorse computazionali e per il quale i metodi fisici tradizionali non sempre producono soluzioni soddisfacenti. Il progetto dimostra la fattibilità dell’impiego di Quantum Computing e di modelli matematici per la risoluzione di modelli di ottimizzazione matematica per individuare configurazioni leggere, efficienti e sostenibili, contribuendo a ridurre l’uso di materiali e i costi energetici associati alla progettazione.
Obiettivi
Il progetto si concentra sull’ottimizzazione topologica con tecniche innovative e scalabili e sul miglioramento dell’efficienza e della qualità delle soluzioni quantistiche rispetto ai metodi classici per la generazione di strutture robuste ma più leggere, adatte a diversi ambiti applicativi.
Problemi e necessità
La progettazione di strutture complesse richiede enormi capacità di calcolo e produce risultati spesso non ottimali. È quindi essenziale adottare nuovi paradigmi di ottimizzazione che possano superare le limitazioni degli approcci convenzionali e portare alla produzione di materiali resistenti e sostenibili.
Soluzioni sviluppate
QSUD ha sfruttato il calcolo quantistico e modelli matematici per la risoluzione di modelli di ottimizzazione matematica (Quadratic Unconstrained Binary Optimization) per la progettazione di strutture reticolari, generando soluzioni topologiche ottimizzate. Le tecniche implementate sono state testate su casi rappresentativi e hanno mostrato potenziale per scalare verso problemi più complessi.
Benefici e ricadute
Le strutture ottimizzate risultano più leggere, con minore consumo di materia prima e minore energia necessaria per le simulazioni. In prospettiva, questo approccio può contribuire alla realizzazione di sistemi meccanici e infrastrutturali più sostenibili. Le tecniche sviluppate sono trasferibili anche a casi d’uso nei campi della biomeccanica inerenti la realizzazione di dispositivi protesici e componentistica complessa.
Settori che possono beneficiare
I risultati del progetto hanno applicazioni negli ambiti dell’Ingegneria, dell’Industria e della Scienza dei Materiali, con ricadute anche nel campo della Salute e delle Infrastrutture, ovunque siano presenti strutture reticolari o problemi di ottimizzazione complessa basati su modelli fisici e computazionali.
