IBM anuncia parceria com universidades para supercomputador quântico

Durante o G7 Summit, encontro dos sete países mais ricos realizado no Japão, a IBM anunciou uma iniciativa de 10 anos e investimentos de US$ 100 milhões com a Universidade de Tóquio e a Universidade de Chicago para desenvolver uma tecnologia quântica com um supercomputador central alimentado por 100.000 qubits.

A supercomputação quântica é uma área totalmente nova e, até agora, não realizada, da computação de alto desempenho. Um sistema de 100.000 qubits serviria como base para resolver alguns dos problemas mais prementes do mundo, que mesmo os supercomputadores mais avançados de hoje podem nunca ser capazes de resolver.

Por exemplo, um sistema quântico tão poderoso poderia revelar entendimentos inteiramente novos sobre reações químicas e a dinâmica dos processos moleculares. Por sua vez, isso pode permitir que os pesquisadores ajudem a estudar as mudanças climáticas por meio da modelagem de melhores métodos para capturar carbono; descobrir materiais para construir baterias para veículos elétricos e redes de energia com o objetivo de ser mais limpo e sustentável; e descobrir fertilizantes mais eficazes e energeticamente eficientes.

Para inaugurar este novo e poderoso paradigma, está sendo iniciada uma colaboração global e uma ativação de talentos e recursos em todas as indústrias e instituições de pesquisa. Ao fazer parceria com a Universidade de Chicago, a Universidade de Tóquio e o ecossistema global mais amplo da IBM, a IBM trabalhará na próxima década para aprimorar as tecnologias subjacentes a esse sistema, bem como projetar e construir os componentes necessários em escala.

No futuro, a IBM pretende expandir essas parcerias para incluir o Argonne National Laboratory e o Fermilab National Accelerator Laboratory, ambos membros da Chicago Quantum Exchange e sede de dois respectivos centros quânticos do Departamento de Energia. É importante ressaltar que os dois laboratórios oferecem capacidades e conhecimentos que podem facilitar a entrega das tecnologias previstas na corrida para construir um supercomputador quântico.

“Nos últimos anos, a IBM tem estado na vanguarda da introdução da tecnologia quântica no mundo”, disse Arvind Krishna, presidente e CEO da IBM. “Alcançamos um progresso significativo ao longo de nosso roteiro e missão para estabelecer globalmente uma tecnologia quântica útil, tanto que agora podemos, com nossos parceiros, realmente começar a explorar e desenvolver uma nova classe de supercomputação ancorada no quantum”, completou.

Construindo os blocos da supercomputação quântica

Espera-se que os planos para este supercomputador quântico envolvam inovações em todos os níveis da pilha de computação e abranjam a convergência dos campos de computação quântica e comunicação quântica, bem como a integração perfeita de fluxos de trabalho quânticos e clássicos por meio da Nuvem híbrida.

Como tal computador nunca foi feito antes, o primeiro passo será traçar um projeto. O projeto terá que integrar computadores clássicos e computadores quânticos – uma tarefa desafiadora até o momento – bem como abrir novos caminhos em comunicação quântica e tecnologia de computação.

A base deste sistema incluirá marcos que a IBM já delineou em seu Quantum Development Roadmap. Isso inclui a capacidade de dimensionar e conectar um número crescente de processadores quânticos por meio de interconexões quânticas, bem como tecnologia para mitigar erros para aproveitar totalmente os processadores quânticos barulhentos, porém poderosos.

Até o final de 2023, a IBM pretende lançar três pilares de sua arquitetura necessária para supercomputadores quânticos. Um deles é o novo processador ‘IBM Heron’ de 133 qubits. Este processador é um redesenho completo das gerações anteriores de processadores quânticos da IBM, com um novo portão de dois qubits para permitir maior desempenho. Ele também será compatível com extensões futuras para permitir que os processadores modulares conectados aumentem o tamanho do computador.

A segunda é a introdução do IBM Quantum System Two. O novo sistema principal foi projetado para ser modular e flexível para introduzir elementos de escala em seus componentes subjacentes, incluindo eletrônica de controle clássica e infraestrutura de fiação criogênica de alta densidade. Este sistema está previsto para estar online até o final de 2023.

A terceira é a introdução do middleware para quantum, um conjunto de ferramentas para executar cargas de trabalho em processadores clássicos e quânticos. Isso inclui ferramentas para decomposição, execução paralela e reconstrução de cargas de trabalho para permitir soluções eficientes em escala.

Na próxima década, a IBM planeja trabalhar com parceiros universitários e seu ecossistema quântico mundial para desenvolver como seus processadores quânticos podem ser conectados por meio de interconexões quânticas. Este trabalho terá como objetivo permitir operações quânticas entre processadores de alta eficiência e alta fidelidade e uma infraestrutura de componentes de sistema confiável, flexível e acessível para permitir o escalonamento para 100.000 qubits.

A colaboração da IBM com a Universidade de Chicago se baseará nos pontos fortes da área de Chicago em pesquisa quântica. A Universidade de Chicago semeou o ecossistema quântico da região há mais de uma década com a decisão de tornar a tecnologia quântica um foco do que é hoje a Escola Pritzker de Engenharia Molecular. Chicago tornou-se indiscutivelmente um dos principais centros globais de pesquisa em tecnologia quântica e abriga uma das maiores redes quânticas do país. Cientistas da Universidade de Chicago-com sede em Chicago Quantum Exchange, que inclui o Argonne National Laboratory e o Fermilab National Accelerator Laboratory, quatro universidades, mais de 40 parceiros da indústria e pesquisadores de outras instituições acadêmicas de classe mundial na região continuarão a expandir a compreensão e a utilização da tecnologia quântica.

Em conjunto com a IBM, os pesquisadores da Universidade de Tóquio têm avançado em tópicos como a análise detalhada do ruído no interior de processadores quânticos, o desenvolvimento de computação eficiente para inteligência artificial quântica e simulação de química quântica com cálculos híbridos quânticos clássicos.

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