IBM anuncia novos processadores quânticos, software e avanços de algoritmos

A IBM anunciou nesta quarta-feira (12/11) o lançamento do IBM Quantum Nighthawk, seu processador quântico mais avançado até agora e projetado com uma arquitetura para complementar o software quântico de alto desempenho para oferecer vantagem quântica, o ponto em que um computador quântico pode resolver um problema melhor do que todos os métodos clássicos.

“Existem muitos pilares para trazer a computação quântica verdadeiramente útil para o mundo”, disse Jay Gambetta, diretor de Pesquisa da IBM. “Acreditamos que a IBM é a única empresa posicionada para inventar e dimensionar rapidamente software, hardware, fabricação e correção de erros quânticos para desbloquear aplicativos transformadores. Estamos entusiasmados em anunciar muitos desses marcos hoje”, enfatizou.

Espera-se que o IBM Nighthawk seja entregue aos usuários da IBM até o final de 2025 e oferecerá:

– 120 qubits conectados com 218 acopladores sintonizáveis de última geração a seus quatro vizinhos mais próximos em uma rede quadrada, um aumento de mais de 20% mais acopladores em comparação com o IBM Quantum Heron.

– Essa maior conectividade de qubit permitirá que os usuários executem com precisão circuitos com 30% mais complexidade do que no processador anterior da IBM, mantendo baixas taxas de erro.

– Essa arquitetura permitirá que os usuários explorem problemas mais exigentes computacionalmente que exigem até 5 mil gates de 2 qubits, as operações fundamentais de emaranhamento críticas para a computação quântica.

A IBM espera que as iterações futuras do Nighthawk entreguem até 7,5 mil gates até o final de 2026 e, em seguida, até 10 mil gates em 2027. Até 2028, os sistemas baseados no Nighthawk poderão suportar até 15 mil gates de 2 qubits habilitadas por 1 mil ou mais qubits conectados estendidos por meio de acopladores de longo alcance demonstrados pela primeira vez em processadores experimentais da IBM no ano passado.

A IBM prevê que os primeiros casos de vantagem quântica verificada serão confirmados pela comunidade em geral até o final de 2026. Para incentivar sua validação rigorosa e impulsionar as melhores abordagens quânticas e clássicas, a IBM, a Algorithmiq, pesquisadores do Flatiron Institute e a BlueQubit estão contribuindo com novos resultados para um rastreador de vantagem quântica aberto e liderado pela comunidade para monitorar e verificar sistematicamente demonstrações emergentes de vantagem.

Atualmente, o rastreador da comunidade oferece suporte a três experimentos de vantagem quântica em estimativas observáveis, problemas variacionais e problemas com verificação clássica eficiente. A IBM incentiva a comunidade a contribuir com o rastreador e empurrar um vaivém com os melhores métodos clássicos.

“Estou orgulhoso de que nossa equipe da Algorithmiq esteja liderando um dos três projetos do novo rastreador de vantagens quânticas. O modelo que projetamos explora regimes tão complexos que desafia todos os métodos clássicos de última geração testados até agora”, disse Sabrina Maniscalco, CEO e cofundadora da Algorithmiq. “Estamos vendo resultados experimentais promissores, e simulações independentes de pesquisadores do Instituto Flatiron validam sua dureza clássica. Estes são apenas os primeiros passos – a vantagem quântica levará tempo para ser verificada e o rastreador permitirá que todos sigam essa jornada”, completou.

“A BlueQubit tem orgulho de apoiar os esforços da IBM para rastrear reivindicações e algoritmos de vantagens quânticas, já que os computadores quânticos estão entrando em um regime além do clássico”, disse Hayk Tepanyan, CTO e cofundador da BlueQubit. “Por meio de nosso trabalho em torno de circuitos de pico, estamos entusiasmados em ajudar a formalizar casos em que os computadores quânticos estão começando a superar os computadores clássicos em ordens de magnitude”, comentou.

Vantagem quântica

Para buscar a vantagem quântica verificada em hardware quântico inovador, os desenvolvedores precisam ser capazes de controlar altamente seus circuitos e usar computadores clássicos (HPC) de alto desempenho para mitigar os erros que surgem na computação.

O Qiskit é a pilha de software quântico de melhor desempenho do mundo, desenvolvida pela IBM. Agora está dando aos desenvolvedores mais controle do que nunca, dimensionando recursos de circuito dinâmico que oferecem um aumento de 24% na precisão na escala de 100+ qubits. A IBM também está estendendo o Qiskit com um novo modelo de execução que permite o controle refinado e uma C-API, desbloqueando recursos de mitigação de erros acelerados por HPC que diminuem o custo de extração de resultados precisos em mais de 100 vezes.

À medida que os computadores quânticos amadurecem, a comunidade quântica global está se expandindo para HPC e comunidades científicas. A IBM está fornecendo uma interface C++ para o Qiskit, alimentada por uma C-API, para permitir que os usuários programem nativamente quânticamente em ambientes HPC existentes. A IBM continua a liderar o caminho em recursos avançados de execução de circuitos, incluindo circuitos dinâmicos e aumentando o controle sobre a execução de circuitos para mitigação de erros.

Até 2027, a IBM planeja estender o Qiskit com bibliotecas computacionais em áreas como aprendizado de máquina e otimização para resolver melhor os desafios físicos e químicos fundamentais, como equações diferenciais e simulações hamiltonianas.

IBM fornece blocos de construção para computação quântica tolerante a falhas

Em um caminho paralelo, a IBM está entregando rapidamente marcos para construir o primeiro computador quântico tolerante a falhas em grande escala do mundo até 2029.

A empresa está anunciando o IBM Quantum Loon, seu processador experimental que, pela primeira vez, mostra que a IBM demonstrou todos os principais componentes do processador necessários para a computação quântica tolerante a falhas. O IBM Loon validará uma nova arquitetura para implementar e dimensionar os componentes necessários para a correção prática e de alta eficiência de erros quânticos. A IBM já demonstrou os recursos inovadores que serão incorporados ao Loon, incluindo a introdução de várias camadas de roteamento de alta qualidade e baixa perda para fornecer caminhos para conexões mais longas no chip (ou “acopladores c”) que vão além dos acopladores vizinhos mais próximos e conectam fisicamente qubits distantes no mesmo chip, bem como tecnologias para redefinir qubits entre cálculos.

Cumprindo outro pilar fundamental da computação quântica tolerante a falhas, a IBM provou que é possível usar hardware de computação clássico para decodificar erros com precisão em tempo real (menos de 480 nanossegundos) usando códigos qLDPC. Este feito de engenharia foi alcançado um ano inteiro antes do previsto. Juntamente com o Loon, isso demonstra os pilares necessários para dimensionar códigos qLDPC em qubits supercondutores de alta velocidade e alta fidelidade que formam o núcleo dos computadores quânticos da IBM.

Fabricação de wafer quântico

À medida que a IBM dimensiona seus computadores quânticos, ela está anunciando que a fabricação primária de seus wafers de processador quântico está sendo realizada em uma instalação avançada de fabricação de wafer de 300 mm no Albany NanoTech Complex, em Nova York (EUA).

As ferramentas de semicondutores de última geração e os recursos sempre ativos dessa instalação já aceleraram a velocidade com que a IBM pode aprender, melhorar e expandir os recursos de seus processadores quânticos; permitindo que a empresa aumente sua conectividade, densidade e desempenho de qubits. Até o momento, a IBM conseguiu:

– Dobrar a velocidade de seus esforços de pesquisa e desenvolvimento, reduzindo o tempo necessário para construir cada novo processador em pelo menos metade;

– Alcançar um aumento de dez vezes na complexidade física de seus chips quânticos; e

– Permita que vários projetos sejam pesquisados e explorados em paralelo.

Serviço
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