Dentro brevemente
- O roteiro quântico da IBM fornece uma abordagem clara e sistemática para o desenvolvimento de seus recursos de computação quântica.
- O foco na escalabilidade, depuração, automação de middleware e expansão da infraestrutura global reflete o compromisso da IBM em tornar a tecnologia quântica comercialmente viável.
- A IBM está se posicionando como líder em supercomputação centrada em quântica com o objetivo de redefinir o cenário da computação e criar novo valor comercial para os clientes.
“Somos exploradores. Trabalhamos para explorar os limites da computação, traçar o curso de tecnologias sem precedentes e mapear como acreditamos que essas tecnologias beneficiarão nossos clientes e resolverão os maiores desafios do mundo. Mas não podemos simplesmente caminhar para o desconhecido. Um bom explorador precisa de um mapa.” -Blog da IBM
O roteiro quântico da IBM descreve a estratégia abrangente da empresa que visa dimensionar a computação quântica e expandir suas aplicações comerciais e científicas. O roteiro estende-se para além de 2033 e está dividido em duas secções principais: o roteiro para o desenvolvimento e a inovação. Estas seções detalham os esforços da empresa para desenvolver sistemas quânticos modulares, integrar a correção de erros e permitir a supercomputação centrada na quântica.
Com base nas informações fornecidas pela IBM e pela Plataforma de Inteligência da Quantum Insider, entre outras fontes, aqui está uma olhada na jornada da IBM em direção à concretização de sua visão de supercomputação centrada no quantum, bem como suas estratégias e objetivos.
De Qubits Gigantes à Supercomputação Centrada em Quântica
O foco inicial da IBM foi medir o número de qubits – as unidades básicas de informação quântica. O método era simples: adicionar qubits para aumentar o poder de computação. No entanto, em 2023, a IBM mudou sua estratégia para focar não apenas no número de qubits, mas também na qualidade do desempenho do portão. O desempenho do gate, uma medida de quão bem um sistema quântico processa informações, está se tornando uma métrica importante à medida que a IBM pretende melhorar a carga de trabalho que seus sistemas quânticos podem suportar.
A mudança representa um movimento em direção à supercomputação centrada na quântica, uma arquitetura que combina recursos quânticos e clássicos para aumentar a eficiência da computação. Esta nova abordagem melhora o paralelismo e o desempenho paralelo, melhorando o desempenho ao usar a computação quântica e clássica simultaneamente.
Quantum Utility e marcos do IBM Quantum System Two™
Até 2023, a IBM afirma que demonstrará “utilidade quântica”, atingindo o ponto em que seus sistemas quânticos superarão os computadores clássicos em determinadas tarefas. Este marco marcou o ponto de vista da empresa, descobrindo que os computadores quânticos não são apenas ferramentas teóricas, mas máquinas práticas e em escala prática. O Qiskit SDK da IBM, um kit de desenvolvimento de software de desktop de código aberto, e o Qiskit Runtime, um ambiente operacional avançado, contribuíram para esse progresso.
O lançamento do IBM Quantum System Two™ foi um passo importante na jornada quântica da empresa. Como um design modular, o System Two serve como o núcleo do modelo de supercomputação centrada em quântica da IBM – definido pela IBM como conectar processadores e otimizar conexões clássicas e quânticas para fornecer uma maneira de realizar tarefas de computação em grande escala. O sistema inclui middleware para otimizar a carga de trabalho, permitindo a distribuição automática de trabalho entre recursos quânticos e clássicos, uma capacidade significativa para processamento paralelo quântico e clássico.
Expansão da infraestrutura global Quantum
A estratégia da IBM inclui não apenas o dimensionamento da tecnologia, mas também da infraestrutura. Em outubro de 2024, a empresa lançou o seu primeiro data center europeu em Ehningen, Alemanha. Esta expansão permite à IBM fornecer serviços de computação de classe empresarial aos clientes europeus, marcando um passo importante na sua infraestrutura quântica global.
A instalação de Ehningen complementa as instalações existentes da IBM em Nova York, que atualmente abriga a maior parte da frota quântica global da empresa. Esta expansão regional reflete o esforço da IBM para expandir as suas capacidades quânticas, reduzir a latência para utilizadores em diferentes partes do mundo e melhorar o acesso ao seu poder computacional.
A evolução dos sistemas quânticos da IBM: em direção a sistemas com solução de erros
Olhando para o futuro, o roteiro da IBM se concentra em melhorar a correção de erros – um dos fatores-chave para tornar os sistemas quânticos mais confiáveis. A correção de erros ajuda a ampliar e melhorar a computação quântica e o acesso à computação, permitindo que o sistema processe algoritmos complexos. O guia de desenvolvimento da IBM destaca que, até 2025, a empresa planeja integrar técnicas de mitigação de erros dentro do Qiskit Primitives, criando uma base sólida para os desenvolvedores criarem fluxos de trabalho quânticos.
Os primitivos são os blocos de construção computacionais de aplicações de grande escala com unidades de entrada – os blocos de construção que podem ser criados – que requerem recursos quânticos para produzir resultados de forma eficiente. Esta atualização permitirá que os algoritmos funcionem com ruído reduzido, melhorando a qualidade do circuito e a velocidade geral de montagem.
Ao mesmo tempo, de acordo com o roteiro, a IBM pretende demonstrar um sistema com mais de 1.000 qubits chamado “Flamingo”. Este sistema foi projetado como uma combinação modular de processadores, cada um contendo vários chips. O objetivo é dimensionar significativamente os sistemas quânticos, mantendo o desempenho e as taxas de erro. Esses avanços são passos em direção à visão da IBM de um supercomputador quântico de grande escala, capaz de processar problemas de grande escala em vários domínios, como segurança, química e otimização.
Expandindo os limites com sistemas e dispositivos de última geração
Até 2025, a IBM planeja lançar o sistema Starling, um supercomputador quântico modular e com correção de erros, capaz de executar 100 milhões de portas. Este sistema representa os esforços contínuos da IBM para refinar os códigos de depuração e integrar hardware dedicado clássico, garantindo desempenho e velocidade de computação ideais. A combinação de nós clássicos e quânticos em uma rede unificada visa simplificar o gerenciamento de recursos, melhorando a capacidade de lidar com cálculos complexos.
A visão de longo prazo inclui o sistema Blue Jay, um supercomputador quântico que se propõe a integrar 100.000 qubits combinando milhares de qubits lógicos. A IBM espera que o Blue Jay atinja a capacidade de executar até 1 bilhão de gateways, fornecendo uma plataforma escalável que possa desbloquear aplicativos comuns em áreas como segurança, aprendizado de máquina e detecção de objetos. O desenvolvimento de middleware também está planejado, com foco na computação quântica sem ruído, gerenciada por ferramentas de software distribuídas que funcionam em conjunto com recursos clássicos.
Middleware e Automação: Habilitando Computação Quântica Escalável
Uma parte essencial do roteiro quântico da IBM é o desenvolvimento de middleware avançado que automatiza e otimiza cargas de trabalho quânticas. O middleware é essencial para distribuir tarefas entre sistemas quânticos e clássicos, garantindo o uso eficiente dos recursos. Até 2025, a IBM planeja introduzir ferramentas sem servidor, permitindo que os usuários se concentrem no desenvolvimento de algoritmos sem gerenciar a infraestrutura subjacente. Essas ferramentas são essenciais para escalar a computação quântica para o uso diário, tornando a tecnologia acessível a uma ampla gama de aplicações.
Os recursos automatizados no middleware IBM incluem orquestração inteligente, que analisa fluxos de trabalho para identificar alocações ideais de QPUs, canais de comunicação e recursos legados. Estes desenvolvimentos visam alargar o alcance dos sistemas quânticos, proporcionando um funcionamento contínuo à medida que a tecnologia se expande.
Aprimorando a experiência do desenvolvedor com Qiskit e assistentes de codificação
Como algumas peças já foram mencionadas, o Qiskit é claramente uma parte importante da estrada quântica. A IBM lançou o Qiskit em 2017 para servir como sua primeira ferramenta de pesquisa. De acordo com a documentação da IBM, ela forneceu um kit de desenvolvimento de software baseado em Python, biblioteca e estrutura de código aberto para programação de computadores quânticos. Sete anos, 100 lançamentos, 550 contribuições de código aberto, 550.000 usuários e 3 bilhões de circuitos quânticos depois, o Qiskit 1.0 chega como um pacote Python maduro para a execução de experimentos quânticos em grande escala.
Para incentivar uma comunidade crescente de desenvolvedores e acelerar o desenvolvimento de aplicativos, a IBM integrou a plataforma Qiskit com ferramentas de IA generativa e ferramentas habilitadas para IA, como Assistant Code. (Aqui está um detalhamento recente do Qiskit Code Assistant no The Quantum Insider.) Essas ferramentas são projetadas para orientar a programação quântica, ajudando os desenvolvedores a escrever código com mais eficiência e otimizar circuitos para hardware específico. À medida que os sistemas quânticos se tornam mais complexos, ter ferramentas de programação acessíveis será importante para expandir os casos de utilização da computação quântica para além dos laboratórios de investigação especializados.
A abordagem da IBM também inclui o desenvolvimento de APIs de alto nível e bibliotecas específicas de domínio dentro do Qiskit, com o objetivo de abstrair a complexidade dos circuitos quânticos. Ao mudar para um paradigma baseado no trabalho, a IBM quer tornar a tecnologia quântica mais útil, abrindo, em última análise, oportunidades em indústrias que vão desde a farmacêutica até aos transportes.
Rumo a 2033 e além: as ambições quânticas da IBM
As ambições quânticas de longo prazo da IBM estendem-se até a próxima década. A empresa pretende construir sistemas capazes de lidar com milhares de qubits, dando aos usuários uma plataforma robusta para enfrentar enormes desafios computacionais. Usando arquitetura confiável e técnicas eficientes de correção de erros, a IBM prevê um futuro onde os computadores quânticos serão parte integrante da solução de problemas complexos além do alcance dos sistemas clássicos.
O roteiro também enfatiza a integração de sistemas quânticos com recursos de computação clássicos para criar um ambiente de computação verdadeiramente heterogêneo. Esta integração é vista como a chave para desbloquear todo o potencial da supercomputação centrada no quantum, permitindo avanços em campos como criptografia, inteligência artificial e superotimização.
