La collaborazione tra l’Università di Palermo e l’Università di Catania ha portato a un risultato di grande rilievo nel campo del quantum computing applicato alla bioinformatica: lo sviluppo di un nuovo algoritmo quantistico capace di analizzare sequenze biologiche, come DNA e RNA, con un’efficienza superiore rispetto agli approcci tradizionali. La notizia conferma il ruolo crescente della ricerca siciliana in un settore considerato strategico a livello internazionale.

Il lavoro affronta uno dei problemi fondamentali dell’analisi computazionale delle sequenze genetiche: individuare in modo rapido sottostrutture comuni o palindromiche, elementi chiave per comprendere mutazioni, relazioni tra genomi e meccanismi biologici complessi. Si tratta di operazioni alla base di numerose applicazioni in genetica, biotecnologie e medicina di precisione. L’algoritmo sviluppato sfrutta principi propri della meccanica quantistica – in particolare sovrapposizione ed entanglement – per esplorare simultaneamente molte configurazioni possibili, riducendo in modo significativo il numero di operazioni necessarie. Nel caso studiato, il tempo di esecuzione cresce come la radice quadrata della dimensione dell’input, invece che in modo lineare, un miglioramento che, su dataset di grandi dimensioni, può tradursi in un vantaggio computazionale sostanziale.

L’importanza del risultato non risiede soltanto nel miglioramento teorico della complessità, ma nel fatto che l’algoritmo è stato progettato in modo completo e strutturato, pronto per essere implementato su future architetture quantistiche. In un contesto in cui la gestione dei Big Data biologici rappresenta una delle grandi sfide scientifiche contemporanee, disporre di strumenti capaci di ridurre drasticamente i tempi di analisi significa aprire nuove possibilità nella diagnosi precoce, nello studio delle malattie genetiche e nello sviluppo di terapie personalizzate.

Un contributo determinante è stato offerto dalla Dott.ssa Arianna Pavone, ricercatrice presso il Dipartimento di Matematica e Informatica dell’Università di Palermo e componente del gruppo di Soft Computing per le Scienze Cognitive. Il suo percorso scientifico è fortemente interdisciplinare: dopo il dottorato ha trascorso un anno di post-doc presso l’Università di Pisa, partecipando a un progetto di analisi di sequenze genomiche finalizzato all’individuazione di nuovi vaccini, in collaborazione con GSK. Un’esperienza che ha rafforzato in modo significativo il suo background in bioinformatica e nell’analisi computazionale dei dati biologici. Negli ultimi anni ha inoltre avviato una linea di ricerca nel settore del quantum computing, integrando competenze matematiche, informatiche e applicative che oggi confluiscono in questo risultato.

È stata inoltre la Dott.ssa Pavone a presentare e discutere i primi risultati della ricerca alla conferenza ICTCS di Torino nel 2024, contribuendo al confronto scientifico che ha portato alla versione definitiva oggi pubblicata. Nel corso dell’intervista ha sottolineato come «la capacità di ridurre la complessità computazionale nell’analisi delle sequenze biologiche rappresenti un passaggio fondamentale per affrontare in modo efficace le enormi quantità di dati prodotti dalla ricerca biomedica», evidenziando come il quantum computing possa diventare uno strumento concreto a supporto della medicina di precisione.

Il risultato dimostra come il quantum computing stia progressivamente passando da ambito teorico a tecnologia con potenziali applicazioni reali ad alto impatto. La sinergia tra competenze matematiche, informatiche e bioinformatiche conferma il ruolo dell’Università di Palermo nella ricerca avanzata sulle tecnologie quantistiche, con ricadute potenziali che si estendono dalla genetica alla medicina del futuro.

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