A IBM apresentou nesta quinta-feira, 12/3,a primeira arquitetura de referência para supercomputação centrada em quantum da indústria, um novo modelo para integrar a computação quântica em ambientes modernos de supercomputação. A arquitetura demonstra como os processadores quânticos podem trabalhar em conjunto com GPUs e CPUs (em sistemas locais, centros de pesquisa e na nuvem) para enfrentar desafios científicos que nenhuma abordagem computacional isolada consegue resolver sozinha.
Projetada para as cargas de trabalho atuais e construída para evoluir ao longo do tempo, a arquitetura reúne sistemas quânticos e clássicos em um ambiente de computação unificado. Ele combina hardware quântico com uma infraestrutura clássica poderosa, incluindo clusters de CPU e GPU, redes de alta velocidade e armazenamento compartilhado, para suportar cargas de trabalho computacionalmente intensivas e à pesquisa de algoritmos.
A abordagem da IBM permite fluxos de trabalho coordenados que abrangem a computação quântica e clássica. A orquestração integrada e os frameworks de software abertos, incluindo o Qiskit, permitem que desenvolvedores e cientistas acessem recursos quânticos usando as ferramentas e os fluxos de trabalho que já conhecem, facilitando a aplicação da computação quântica a problemas em áreas como química, ciência dos materiais e otimização.
“Há mais de quatro décadas, Richard Feynman imaginou computadores que poderiam simular a física quântica”, disse Jay Gambetta, Diretor de Pesquisa da IBM e IBM Fellow. “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.”
Os cientistas já estão usando a arquitetura da IBM centrada em quantum para fornecer resultados precisos em experimentos reais. Os resultados recentes representam umas das evidências mais fortes até o momento de que os computadores quânticos, combinados com fluxos de trabalho de computação clássica, podem ser usados para acelerar a descoberta científica:
Pesquisadores da IBM, da Universidade de Manchester, da Universidade de Oxford, da ETH Zurich, da EPFL e da Universidade de Regensburg criaram uma molécula meia inédita de Möbius, a primeira do tipo, verificando sua estrutura eletrônica incomum com um supercomputador centrado em quantum. O estudo foi publicado na revista 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, 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, uma molécula fundamental na biologia e na química, através 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.
À medida que novos algoritmos centrados em quantum surgem, o ecossistema global de clientes e parceiros da IBM continuará a desenvolver essa arquitetura para suportar recursos, redes e capacidades de software mais sofisticados. Por exemplo, a IBM e o Instituto Politécnico Rensselaer estão aprimorando a forma como os fluxos de trabalho podem ser programados e orquestrados em recursos de computação quântica e de alto desempenho sem interrupções. Implementar novos algoritmos sobre essa arquitetura em desenvolvimento impulsionará a próxima onda de aplicações em química, ciência dos materiais, otimização e muito mais, preparando-as para uma escalabilidade exponencial.
