Il nuovo linguaggio di programmazione quantistica sviluppato da Simone Faro, Francesco Pio Marino e Gabriele Messina all’Università di Catania
Un risultato scientifico nato in Sicilia sta facendo parlare il mondo dell’informatica quantistica. Si chiama Qutes ed è un nuovo linguaggio di programmazione quantistica ad alto livello sviluppato all’Università di Catania, capace di rendere sorprendentemente semplice ciò che finora richiedeva competenze molto avanzate. Con poche istruzioni è possibile descrivere operazioni che, nei linguaggi tradizionali, richiedono decine di righe di codice, rendendo la programmazione quantistica molto più immediata e accessibile.
Il progetto è guidato dal prof. Simone Faro, docente del corso di Quantum Computer Programming al Dipartimento di Matematica e Informatica e presidente del corso di laurea magistrale in Informatica. Un corso di studi che, proprio quest’anno, ha rinnovato completamente la sua offerta formativa introducendo sei nuovi curricula, tra cui uno interamente dedicato al Quantum Computing e all’High Performance Computing.
A collaborare con il prof. Faro anche i dottorandi Francesco Pio Marino e Gabriele Messina. Quest’ultimo, che ha appena iniziato il suo percorso di dottorato, rappresenta il cuore pulsante dell’intero progetto: Qutes, infatti, è nato come suo progetto finale proprio per il corso di Quantum Computer Programming, due anni fa, prima di evolversi in un’iniziativa di ricerca internazionale.
Il lavoro è stato pubblicato da Oxford University Press sul prestigioso The Computer Journal ed era stato anticipato lo scorso giugno alla conferenza HPDC 2025, High Parallel and Distributed Computing, uno degli eventi di massima rilevanza nel settore dei sistemi di calcolo ad alte prestazioni.
Un linguaggio nuovo, nato quasi per gioco
Il nome Qutes è una giocosa trasformazione della parola inglese Cutes, dove la C diventa Q per richiamare immediatamente il mondo quantistico. Una scelta non casuale: la sintassi introdotta dal linguaggio permette di riscrivere operazioni quantistiche complesse in modo sorprendentemente elegante, leggibile e, per l’appunto, “carino”.
«Ci siamo resi conto che potevamo rendere la programmazione quantistica molto più umana, cioè ad alto livello», racconta il prof. Simone Faro. «I linguaggi attuali sono estremamente tecnici e vicini all’hardware. Con Qutes abbiamo voluto alzare il livello di astrazione, permettendo a studenti, ricercatori e sviluppatori di concentrarsi sulle idee, non sui dettagli meccanici», aggiunge il docente.
Il dott. Francesco Pio Marino, coautore della ricerca e impegnato in ambiti di natura fortemente teorica, sottolinea l’importanza concettuale del progetto: «Qutes non è solo un linguaggio: è un nuovo modo di concepire i circuiti quantistici dal punto di vista teorico. Abbiamo lavorato per trovare un equilibrio tra rigore formale e immediatezza operativa, così da rendere gli algoritmi quantistici più facilmente descrivibili, analizzabili e comprensibili».
Ma è il dott. Gabriele Messina, ideatore originario del progetto, a raccontare la nascita “artigianale” di Qutes: «È iniziato tutto con un esperimento didattico, durante il corso del prof. Faro. Da allora Qutes è cresciuto moltissimo, fino a diventare un linguaggio completo, con una filosofia di programmazione tutta sua. Non avrei mai immaginato che un’idea nata per gioco potesse arrivare sulle pagine di una rivista internazionale».
Una immagine di informatica quantistica (foto: Agenda digitale)
Perché Qutes è più efficace degli altri linguaggi quantistici
A distinguere Qutes dagli attuali linguaggi di programmazione quantistica è soprattutto la sua capacità di offrire un livello di astrazione molto più elevato senza sacrificare la precisione operativa. Nella maggior parte degli strumenti oggi in uso, come Qiskit, Cirq o frameworks analoghi, la programmazione richiede la definizione manuale di circuiti quantistici a basso livello, descritti porta per porta e qubit per qubit.
Qutes ribalta questo paradigma. «Abbiamo voluto creare un linguaggio che permettesse di ragionare sui processi quantistici, non sulle loro implementazioni meccaniche», spiega Gabriele Messina. «Nei linguaggi tradizionali ogni operazione deve essere scomposta in istruzioni elementari, mentre in Qutes introduciamo costrutti ad alto livello che rappresentano direttamente concetti come entanglement, misurazione, oracoli logici e trasformazioni strutturate».
«Il punto non era solo semplificare la sintassi, ma semplificare il modo in cui si pensa agli algoritmi quantistici - aggiunge -. Dove altri strumenti ti costringono a lavorare a livello di porte logiche, Qutes vuole avvicinarsi al linguaggio naturale della teoria dei circuiti quantistici. In questo senso non è solo un linguaggio, è un modo di progettare».
Questa filosofia di progettazione rende Qutes particolarmente adatto per la didattica, per la prototipazione rapida e per la ricerca algoritmica, offrendo un ponte tra la complessità della fisica quantistica e la praticità della programmazione moderna. La sua sintassi intuitiva e l’alto livello di astrazione lo rendono, inoltre, accessibile a utenti provenienti da discipline diverse, non solo a specialisti del settore, distinguendolo nettamente dagli attuali linguaggi quantistici, spesso più tecnici e fortemente orientati agli aspetti fisici dell’hardware.
In foto Gabriele Messina e Simone Faro
Un passo evolutivo naturale nella storia della programmazione
L’impatto di Qutes si comprende meglio osservando cosa accadde nella seconda metà del Novecento, quando la programmazione classica passò dal linguaggio macchina e dall’assembler ai primi linguaggi ad alto livello, rivoluzionando il modo di progettare software.
«La programmazione quantistica oggi è dove l’informatica classica era sessant’anni fa», spiega il prof. Simone Faro. «Abbiamo hardware sempre più sofisticati, ma gli strumenti per programmare sono ancora troppo vicini ai dettagli fisici del calcolo - aggiunge -. Qutes introduce quel livello di astrazione che, in passato, ha reso possibile il salto di qualità dell’informatica moderna».
Il dott. Francesco Pio Marino aggiunge: «Così come Fortran o C hanno liberato i programmatori dai vincoli dell’assembler, Qutes permette di ragionare sugli algoritmi quantistici in modo più naturale. È un passo necessario per far crescere creatività, ricerca e applicazioni reali».
Con Qutes, la programmazione quantistica compie quindi un passo evolutivo che rispecchia uno dei momenti chiave della storia dell’informatica: il passaggio dai dettagli dell’hardware alla potenza delle idee.
Catania nella nuova frontiera del quantum computing
Il successo di Qutes arriva in una fase di grande vitalità per la ricerca quantistica, in Italia e nel mondo. L’Università di Catania, sostenuta dai progetti Pnrr e dall’importante rinnovamento del corso di laurea magistrale in Informatica, sta contribuendo in modo sempre più significativo a questa evoluzione scientifica, distinguendosi per idee originali e capacità di innovazione.
«Qutes dimostra come creatività, rigore e collaborazione possano generare strumenti realmente utili alla comunità internazionale - afferma il prof. Faro -. Il quantum computing è destinato a trasformare profondamente il modo in cui concepiamo l’informatica, e linguaggi come Qutes possono rendere questa rivoluzione più accessibile, intuitiva e formativa per studenti, ricercatori e sviluppatori».
Il progetto abbraccia pienamente la filosofia open-source: il linguaggio Qutes e il relativo codice sono già disponibili online per chi desidera sperimentarne le potenzialità, contribuire al loro sviluppo o esplorarli per semplice curiosità. Una scelta pensata per favorire la diffusione della programmazione quantistica e stimolare nuove idee in una comunità in rapida espansione.