A computação quântica está mudando de um conceito futurista para uma realidade tecnológica. Os governos classificaram a tecnologia quântica como uma “tecnologia chave” e os utilizadores finais industriais continuam a explorar o seu potencial enquanto o ecossistema quântico cresce à medida que mais participantes técnicos se propõem a concretizar a promessa da tecnologia quântica.
O crescimento contínuo do investimento mostra que os governos e as empresas privadas estão a começar a compreender o poder da capacidade da tecnologia quântica para enfrentar os principais desafios sociais, como as alterações climáticas, e para reposicionar os sectores nacionais e globais através de casos de utilização eficazes.
No entanto, embora o investimento reflita uma compreensão crescente dos benefícios da tecnologia quântica, não reconhece necessariamente o funcionamento interno da própria tecnologia quântica. Embora a necessidade de descrever qubits, emaranhamento e superposição em torno de refrigeradores de água tenha diminuído ao longo dos anos, algumas áreas, como o papel da correção de erros em primitivos e algoritmos quânticos, não foram totalmente compreendidas pelas partes interessadas.
Os governos e a indústria ainda precisam de desenvolver uma compreensão mais profunda das capacidades e limitações da computação quântica à medida que a tecnologia avança em casos de utilização prática.
Agências governamentais como o Departamento de Energia e indústrias como as das ciências químicas e de materiais devem perceber os benefícios potenciais da computação quântica agora, antes que ela se torne popular e deixe para trás aqueles que a utilizam.
Este artigo irá reiterar este conceito, examinando o papel da Microsoft e dos seus parceiros, como a Atom Computing, na condução da computação quântica de experiências ruidosas para aplicações práticas, com o ímpeto de desenvolver aplicações prontas a usar, para explorar as oportunidades da computação quântica. na ciência e, em última análise, para o lucro comercial à medida que estes sistemas crescem.
Para animar este tópico, dois especialistas quânticos – Dr. Krysta Svore, pesquisador técnico em desenvolvimento quântico avançado na Microsoft, e Dr. Ben Bloom, fundador e CEO da Atom Computing fornecerá seus insights exclusivos desde o início, enfatizando a importância de compreender os experimentos de computação quântica.
Você também pode mergulhar nos detalhes e interagir com a Microsoft e a Atom Computing enquanto elas revelam como estão abrindo caminho para a computação quântica usando a plataforma de computação Azure Quantum. Cadastre-se aqui próximo webinar em 16 de janeiro.
A jornada da Microsoft no desenvolvimento da Computação Quântica Lógica
Buscando uma computação quântica forte, a Microsoft deu um grande passo para transformar qubits físicos barulhentos em lógica confiável usando seu programa de virtualização de qubit. Esta solução de plataforma integra qubits físicos e os utiliza com correção de erros integrada para produzir qubits lógicos que podem realizar cálculos de forma mais confiável do que os qubits físicos subjacentes.
Em setembro de 2024, a Microsoft e a Quantinuum anunciaram a criação, dobramento e medição bem-sucedidas de 12 qubits lógicos com 99,8% de confiabilidade de porta de dois qubits. Este marco foi alcançado usando a máquina Quantinuum H2 integrada ao sistema de virtualização qubit da Microsoft. [1] e ganhou notoriedade por ser o valor de confiabilidade mais alto já observado, chegando muito perto do benchmark conhecido como 'triplo nove', ou o limite de confiabilidade da computação quântica tolerante a falhas.
Microsoft e computação Atom
Dois meses depois, a Microsoft e a Atom Computing anunciaram que demonstraram a capacidade de detectar e corrigir erros e realizar cálculos em 28 qubits lógicos. Notavelmente, a Atom Computing quebrou a barreira de confiabilidade triplo nove para confiabilidade de porta de qubit único e alcançou 99,6% de confiabilidade para portas de dois qubit, a mais alta já registrada no modo neutro em átomos. [2]
O sistema de virtualização Qubit da Microsoft foi implementado no hardware da Atom Computing para criar qubits lógicos que servem como base para uma máquina quântica confiável. Ao combinar este sistema quântico confiável com computação de alto desempenho (HPC) baseada em nuvem e Inteligência Artificial Avançada (IA), ambas as empresas oferecem um conjunto de descoberta comercial.
Os anúncios acima ajudaram a empurrar a indústria do nível 1, níveis físicos ruidosos, para o nível 2, computação quântica forte. Estes importantes desenvolvimentos, combinados com o poder e o alcance da Microsoft como empresa global de desenvolvimento de software, produzem uma receita que pode acelerar a comercialização da computação quântica.
Aplicações e oportunidades de tecnologias quânticas
Como é bem sabido, os computadores quânticos atualmente não têm aplicação prática para resolver problemas do mundo real. No entanto, benefícios comuns estão disponíveis, como mostram os marcos alcançados entre Microsoft, Quantinuum e Atom Computing.
Por exemplo, o roteiro lógico Qubit da Microsoft – veja a Figura 1 abaixo – na busca por uma computação quântica confiável é um bom exemplo do que os usuários finais, como o governo e a indústria, podem esperar:
- 50 qubits lógicos: uma vantagem comum em simulações conduzidas por computação quântica.
- 100 qubits lógicos: A vantagem científica de usar um computador lógico confiável para resolver problemas científicos intratáveis em computadores clássicos.
- 1.000 qubits lógicos: uma vantagem industrial onde domínios de aplicação como catálise e análise química computacional profunda podem ser usados para encontrar combinações de materiais avançados, ecológicos e limpos para produtos melhores.
Atualmente, os domínios de aplicação atuais podem ser testados usando uma abordagem híbrida, como a plataforma científica da Microsoft, Azure Elements. À medida que as soluções híbridas aumentam, seu poder relativo será:
- Os recursos de simulação da computação de alta potência (HPC) baseada em nuvem exploram lacunas de opções em grande escala.
- Capacidades de identificação e medição altamente precisas de computação quântica confiável para analisar e integrar dados profundos em opções selecionadas.
- O desenvolvimento de modelos avançados de IA utiliza dados profundos da computação quântica para gerar variações simuladas das opções selecionadas para utilizar sua tolerância máxima.
Esta plataforma unificada promete ter o poder de enfrentar desafios complexos e críticos, como as alterações climáticas, que não podem ser resolvidos por um computador tradicional.
Tal como a TQI afirmou no passado, o seguinte apresenta um conjunto de desafios que os governos e sectores como a descoberta de materiais e as ciências da vida podem resolver se forem explorados e amadurecidos utilizando as tecnologias mencionadas acima:
- O Departamento de Energia dos EUA pode usar a plataforma Azure Elements para encontrar armazenamento de energia novo e melhorado e expandir redes elétricas.
- O campo da ciência química e dos materiais pode usar a teoria do funcional da densidade para simular as propriedades de materiais compósitos, identificando novas formas de desenvolver processos industriais avançados.
- No futuro, a indústria das ciências biológicas poderá utilizar a precisão da computação quântica para identificar e caracterizar a dinâmica e o comportamento das moléculas para melhorar as fases iniciais da descoberta de medicamentos.
A plataforma Azure Quantum Compute da Microsoft, conforme demonstrado em colaboração com a Atom Computing e a Quantinuum, está a liderar o desenvolvimento de computação quântica fiável para facilitar novos domínios de aplicação na resolução de desafios sociais complexos – impulsionando o desenvolvimento desde a prova de conceito até ao impacto comercial.
A conclusão
Entende-se que a computação quântica tem grande potencial em todos os setores públicos e privados no fornecimento de soluções informáticas específicas para resolver problemas sociais complexos de grande importância para as partes interessadas em todo o mundo.
Até recentemente, murmurar “computação quântica” tinha que incluir verbos cuidadosamente modelados como “poderia” e “poderia” – e embora ainda haja progresso a ser feito – o programa de aquisição comercial anunciado entre a Microsoft e a Atom Computing encurtou o cronograma para muitos. estimativas de quando a computação quântica lógica e confiável pode ser alcançada.
Enquanto isso, soluções full-stack promissoras como o Azure Elements, que combinam HPC e modelos de IA personalizados, devem estar na agenda de reuniões estratégicas de organizações governamentais e participantes da indústria.
Para saber mais sobre como a plataforma de computação quântica Azure da Microsoft está desenvolvendo aplicativos prontos para quântica para resolver os desafios mais difíceis do mundo, assista e participe do próximo webinar da Microsoft 'Habilitando a próxima geração de aplicativos quânticos com computação quântica confiável' em 16 de janeiro de 2025.
Este webinar explorará os detalhes da colaboração entre a Microsoft e a Atom Computing para acelerar o desenvolvimento de aplicativos prontos para uso, incluindo especialistas líderes como os Drs. Svore e Dr. Bloom e apresentado por Brian Lenahan. Obtenha insights exclusivos sobre o futuro da computação quântica com a plataforma de computação Azure Quantum, lançada em 2025.
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Fontes
1. Reichardt BW, Aasen D, Chao R, Chernoguzov A, Dam van, Gaebler JP, et al. Demonstração de computação quântica e correção de erros com código tesract [Internet]. arXiv.org. 2024 [cited 2024 Dec 5]. Disponível em: https://arxiv.org/abs/2409.04628
2. Muniz JA, Stone M, Stack DT, Jaffe M, Kindem JM, Wadleigh L, et al. As portas universais mais confiáveis para o qubit de spin nuclear terrestre de 171Yb [Internet]. arXiv.org. 2024 [cited 2024 Dec 5]. Disponível em:
