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Nesta quarta-feira (12), a IBM anunciou uma arquitetura de referência para a supercomputação centrada em quantum. A tecnologia integra processadores quânticos a CPUs e GPUs tradicionais para acelerar descobertas científicas em áreas, como química, ciência dos materiais e otimização.
A ideia aqui é colocar a computação quântica para trabalhar com sistemas locais, centros de pesquisa e na nuvem, visando enfrentar desafios científicos que nenhuma abordagem computacional consegue dar conta por si só.
O sistema tem o poder da computação quântica ligado a clusters poderosos de CPUs e GPUs, redes de alta velocidade e armazenamento compartilhado. Ele é capaz de suportar cargas de trabalho computacionalmente intensivas e à pesquisa de algoritmos.
A solução da IBM permite fluxos de trabalho coordenados, abrangendo as computações quântica e clássica. É possível, para desenvolvedores e cientistas, acessar recursos quânticos com ferramentas e fluxos aos quais já estão habituados.
“Há mais de quatro décadas, Richard Feynman imaginou computadores que poderiam simular a física quântica. Na IBM, passamos anos tornando essa visão uma realidade. Os processadores quânticos atuais estão começando a lidar com as partes mais difíceis dos problemas científicos: aqueles regidos pela mecânica quântica na química. O futuro está na supercomputação centrada na quântica, onde processadores quânticos trabalham em conjunto com a computação clássica de alto desempenho para resolver problemas que antes estavam fora do nosso alcance. A IBM está desenvolvendo a tecnologia e os sistemas que tornam esse futuro da computação uma realidade hoje”, disse Jay Gambetta, Diretor de Pesquisa da IBM e IBM Fellow.
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Onde a nova arquitetura da IBM está sendo usada
Segundo a IBM, os cientistas já estão usando sua arquitetura centrada em quantum para obter resultados precisos em experimentos reais. Confira alguns exemplos:
- Pesquisadores da IBM, da Universidade de Manchester, da Universidade de Oxford, da ETH Zurich, da EPFL e da Universidade de Regensburg criaram molécula meia inédita de Möbius, a primeira do tipo, ao verificar sua estrutura eletrônica incomum com supercomputador centrado em quantum. O estudo foi publicado na Science;
- A Cleveland Clinic simulou uma mini proteína de 303 átomos chamada tryptophan‑cage, um dos maiores modelos moleculares já executados em um supercomputador centrado em quantum;
- Uma equipe da IBM, da RIKEN e da Universidade de Chicago descobriu o estado de energia mais baixo dos sistemas quânticos, superando os métodos clássicos mais avançados;
- Cientistas da RIKEN e da IBM realizaram uma das maiores simulações quânticas de clusters de ferro-enxofre, molécula fundamental na biologia e na química, por meio da troca contínua de dados entre um processador IBM Quantum Heron e 152.064 nós de computação clássica do supercomputador Fugaku do RIKEN, localizados no mesmo local;
- Colaboradores da Algorithmiq, Trinity e IBM publicaram na Nature Physics métodos para simular, com precisão, sistemas de caos quântico de muitos corpos, como conjuntos de átomos e elétrons, usando recursos computacionais clássicos para mitigar o ruído.
A gigante de tecnologia informou ainda que, conforme novos algoritmos centrados em quantum surgem, seu ecossistema de clientes e parceiros vai seguir desenvolvendo a arquitetura híbrida “para suportar recursos, redes e capacidades de software mais sofisticados”.
Um exemplo é a parceria com o Instituto Politécnico Rensselaer, a qual está aprimorando como os fluxos de trabalho podem ser programados e orquestrados em recursos de computação quântica e de alto desempenho sem interrupções.
A intenção é implementar novos algoritmos em cima dessa arquitetura, impulsionando uma nova onda de aplicações em química, ciência dos materiais, otimização, entre outras, preparando-as para uma escalabilidade exponencial.