IBM Quantum dá mais um passo para ir além da supercomputação clássica

A IBM anunciou nesta quarta-feira (14/6) um novo avanço, publicado na capa da revista científica Nature, demonstrando pela primeira vez que os computadores quânticos podem produzir resultados precisos em uma escala de mais de 100 qubits, indo além das principais abordagens clássicas.

Um dos objetivos finais da computação quântica é simular componentes de materiais que os computadores clássicos nunca simularam com eficiência. Ser capaz de modelá-los é um passo crucial para a capacidade de enfrentar desafios como projetar fertilizantes mais eficientes, construir baterias melhores e criar novos medicamentos. Mas os sistemas quânticos de hoje são inerentemente ruidosos e produzem um número significativo de erros que prejudicam o desempenho. Isso se deve à natureza frágil dos bits quânticos ou qubits e às perturbações de seu ambiente.

Em seu experimento, a equipe da IBM demonstra que é possível para um computador quântico superar as principais simulações clássicas aprendendo e mitigando erros no sistema. A equipe usou o processador quântico IBM Quantum Eagle composto por 127 qubits supercondutores em um chip para gerar grandes estados emaranhados que simulam a dinâmica dos spins em um modelo de material e preveem com precisão propriedades como sua magnetização.

Para verificar a precisão dessa modelagem, uma equipe de cientistas da UC Berkeley realizou simultaneamente essas simulações em computadores clássicos avançados localizados no National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) do Lawrence Berkeley National Lab e na Purdue University. À medida que a escala do modelo aumentava, o computador quântico continuou a produzir resultados precisos com a ajuda de técnicas avançadas de mitigação de erros, mesmo quando os métodos clássicos de computação falharam e não corresponderam ao sistema IBM Quantum.

“Esta é a primeira vez que vimos computadores quânticos modelarem com precisão um sistema físico na natureza além das abordagens clássicas líderes”, disse Darío Gil, vice-presidente sênior e diretor de Pesquisa da IBM. “Para nós, este marco é um passo significativo para provar que os computadores quânticos de hoje são capazes, sendo ferramentas científicas que podem ser usadas para modelar problemas que são extremamente difíceis – e talvez impossíveis – para sistemas clássicos, sinalizando que agora estamos entrando em uma nova era. de utilidade para a computação quântica”, ressaltou.

Nuvem quântica

Seguindo esse trabalho inovador, a IBM também está anunciando que seus sistemas IBM Quantum rodando na Nuvem e em locais de parceiros serão alimentados por um mínimo de 127 qubits, a serem concluídos ao longo do próximo ano.

Esses processadores fornecem acesso ao poder computacional grande o suficiente para superar os métodos clássicos para determinados aplicativos e oferecerão tempos de coerência aprimorados, bem como taxas de erro mais baixas em relação aos sistemas quânticos anteriores da IBM. Esses recursos podem ser combinados com técnicas de mitigação de erros continuamente avançadas para permitir que os sistemas IBM Quantum atendam a um novo limite para o setor, que a IBM denominou ‘escala de utilidade’, um ponto em que os computadores quânticos poderiam servir como ferramentas científicas para explorar uma nova escala de problemas que os sistemas clássicos podem nunca ser capazes de resolver.

“À medida que avançamos em nossa missão de trazer computação quântica útil para o mundo, temos evidências sólidas dos pilares necessários para explorar uma classe inteiramente nova de problemas computacionais”, disse Jay Gambetta, IBM Fellow e vice-presidente da IBM Quantum. “Ao equipar nossos sistemas IBM Quantum com processadores capazes de escala de utilidade, estamos convidando nossos clientes, parceiros e colaboradores a trazer seus problemas mais difíceis para explorar os limites dos sistemas quânticos de hoje e começar a extrair valor real”, completou.

Todos os usuários do IBM Quantum poderão executar problemas em processadores de escala de utilidade maiores que 100 qubits. Os mais de 2 mil participantes do IBM Quantum Spring Challenge tiveram acesso a esses processadores em escala de utilidade enquanto exploravam circuitos dinâmicos, uma tecnologia que facilita a execução de algoritmos quânticos mais avançados.

Pesquisadores globais 

À medida que a IBM expande sua pilha de tecnologia quântica, instituições de pesquisa e líderes do setor privado estão se mobilizando em todos os setores para os quais a quantum possui potencial imediato. Equipados com tecnologia quântica mais poderosa, incluindo hardware e ferramentas avançadas para explorar como a mitigação de erros pode permitir precisão hoje, organizações e universidades pioneiras estão trabalhando com a IBM para aumentar o valor da computação quântica.

Esses grupos de trabalho que estão explorando o valor potencial que a computação quântica oferece incluem:

Saúde e Ciências da Vida: lideradas por organizações como Cleveland Clinic e Moderna, estão explorando aplicações de química quântica e aprendizado de máquina quântica para desafios como descoberta molecular acelerada e modelos de previsão de risco para pacientes.
High Energy Physics: composta por instituições de pesquisa inovadoras, como CERN e DESY , estão trabalhando para identificar os cálculos quânticos mais adequados, para áreas como algoritmos de identificação e reconstrução para eventos de colisão de partículas e a investigação de modelos teóricos para física de alta energia.

Materiais: liderados pelas equipes da Boeing , Bosch , Universidade de Chicago , Oak Ridge National Lab , ExxonMobil e RIKEN , visam explorar os melhores métodos para criar fluxos de trabalho para simulação de materiais.

Otimização: destinado a estabelecer colaboração entre instituições globais como E.ON, Wells Fargo e outros para explorar questões-chave que progridem na identificação de problemas de otimização mais adequados para vantagem quântica em sustentabilidade e finanças.

Serviço
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