- IBM integra processadores quânticos com supercomputadores clássicos para realizar cálculos científicos coordenados
- A supercomputação quântica permite que as cargas de trabalho mudem entre CPUs, GPUs e QPUs
- Os pesquisadores simularam com sucesso moléculas complexas usando fluxos de trabalho híbridos quânticos-clássicos
A IBM especificou uma nova arquitetura de referência projetada para combinar processadores quânticos com infraestrutura tradicional de supercomputação.
A empresa descreve o conceito como supercomputação quântica focada, uma abordagem que visa conectar unidades de processamento quântico a GPUs e CPUs em grandes ambientes computacionais.
A arquitetura foi projetada para operar em centros de pesquisa, infraestrutura local e sistemas em nuvem, ao mesmo tempo em que suporta fluxos de trabalho coordenados entre diferentes tipos de hardware.
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Projetando um ambiente unificado de computação quântica clássica
O projeto proposto integra processadores quânticos com clusters de computação clássicos, sistemas de rede de alta velocidade e infraestruturas de armazenamento compartilhado.
A IBM afirma que esse arranjo permite que cargas de trabalho científicas se movimentem entre diferentes processadores, dependendo das demandas computacionais da tarefa.
Estruturas de software abertas, incluindo o Qiskit, são usadas para gerenciar o planejamento e a coordenação de sistemas combinados.
Jay Gambetta, diretor de pesquisa da IBM, disse que o objetivo é combinar recursos de computação quântica e clássica em um ambiente unificado capaz de resolver problemas que os supercomputadores tradicionais lutam para simular.
“Há mais de quatro décadas, Richard Feynman inventou computadores que podiam simular a física quântica”, disse ele.
“O futuro está na supercomputação quântica, onde os processadores quânticos trabalham junto com a computação clássica de alto desempenho para resolver problemas que antes estavam fora de alcance.”
A IBM e seus parceiros de pesquisa relataram resultados científicos mensuráveis usando computação quântica híbrida clássica.
Equipes da Universidade de Manchester, da Universidade de Oxford, da ETH Zurich, da EPFL e da Universidade de Regensburg verificaram a estrutura eletrônica incomum de uma meia molécula de Möbius.
Os cientistas da Cleveland Clinic simularam a miniproteína da gaiola de triptofano de 303 átomos, enquanto a IBM, RIKEN e a Universidade de Chicago identificaram os estados de energia mais baixos dos sistemas de engenharia quântica, superando os métodos clássicos.
Em um experimento maior, um processador quântico da IBM trocou dados com 152.064 nós clássicos do supercomputador Fugaku da RIKEN para simular aglomerados de moléculas de ferro-enxofre, essenciais para a biologia e a química.
Apesar destas demonstrações, os fluxos de trabalho quânticos híbridos permanecem tecnicamente complexos, uma vez que os investigadores muitas vezes precisam de coordenar transferências de dados, programação e execução de algoritmos entre sistemas de computação separados.
A arquitetura de referência da IBM tenta enfrentar esses desafios por meio de orquestração coordenada de software e infraestrutura compartilhada projetada para conectar recursos quânticos e clássicos.
A empresa descreve um caminho de desenvolvimento em fases no qual os processadores quânticos operam primeiro como aceleradores especializados em centros de supercomputação existentes.
As fases posteriores trariam uma ligação mais estreita entre o hardware quântico e os clusters de computação clássicos através de sistemas avançados de middleware.
Estas experiências mostram que os sistemas quânticos híbridos podem contribuir para cálculos científicos especializados; no entanto, os resultados são limitados a ambientes de pesquisa controlados e simulações altamente específicas.
O roteiro representa um progresso na integração do fluxo de trabalho e no desenvolvimento de algoritmos, embora a implementação prática fora das instituições de investigação ainda pareça limitada por enquanto.
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