IBM anuncia grandes avanços na computação quântica

A IBM anunciou hoje seu novo processador de 127 bits quânticos (qubit) 'Eagle' no IBM Quantum Summit 2021, seu evento anual para mostrar marcos em hardware quântico, software e o crescimento do ecossistema quântico. O processador 'Eagle' é uma inovação no uso do enorme potencial de computação de dispositivos baseados na física quântica. Ele anuncia o ponto no desenvolvimento de hardware em que os circuitos quânticos não podem ser simulados de maneira confiável em um computador clássico. A IBM também previu planos para o IBM Quantum System Two, a próxima geração de sistemas quânticos.

A computação quântica explora a natureza quântica fundamental da matéria em níveis subatômicos para oferecer a possibilidade de um poder de computação muito maior. A unidade computacional fundamental da computação quântica é o circuito quântico, um arranjo de qubits em portas quânticas e medições. Quanto mais qubits um processador quântico possui, mais complexos e valiosos são os circuitos quânticos que ele pode executar.

A IBM lançou recentemente roteiros detalhados para computação quântica, incluindo um caminho para dimensionamento de hardware quântico para permitir que circuitos quânticos complexos atinjam Quantum Advantage, o ponto em que os sistemas quânticos podem superar significativamente seus contrapontos clássicos. Eagle é a etapa mais recente nesse caminho de escalonamento.

A IBM mede o progresso em hardware de computação quântica por meio de três atributos de desempenho: Escala, Qualidade e Velocidade. A escala é medida no número de qubits em um processador quântico e determina o quão grande um circuito quântico pode ser executado. A qualidade é medida pelo Quantum Volume e descreve a precisão com que os circuitos quânticos funcionam em um dispositivo quântico real. A velocidade é medida por CLOPS (Operações de camada de circuito Por segundo), uma métrica que a IBM introduziu em Novembro de 2021, e captura a viabilidade de executar cálculos reais compostos por um grande número de circuitos quânticos.

Processador Eagle de 127 qubit

'Eagle' é o primeiro processador quântico da IBM desenvolvido e implantado para conter mais de 100 qubits operacionais e conectados. Segue-se o processador 'Hummingbird' de 65 qubit da IBM lançado em 2020 e o processador 'Falcon' de 27 qubit lançado em 2019. Para alcançar este avanço, os pesquisadores da IBM desenvolveram inovações em seus processadores quânticos existentes, como um design de arranjo de qubit para reduzir erros e uma arquitetura para reduzir o número de componentes necessários. As novas técnicas alavancadas no Eagle colocam a fiação de controle em vários níveis físicos dentro do processador, enquanto mantêm os qubits em uma única camada, o que permite um aumento significativo nos qubits.

O aumento da contagem de qubit permitirá que os usuários explorem problemas em um novo nível de complexidade ao realizar experimentos e executar aplicativos, como a otimização do aprendizado de máquina ou a modelagem de novas moléculas e materiais para uso em áreas que vão desde a indústria de energia até o processo de descoberta de medicamentos. 'Eagle' é o primeiro processador quântico da IBM cuja escala torna impossível para um computador clássico simular de forma confiável. Na verdade, o número de bits clássicos necessários para representar um estado no processador de 127 qubit excede o número total de átomos nas mais de 7.5 bilhões de pessoas vivas hoje.

“A chegada do processador 'Eagle' é um grande passo em direção ao dia em que os computadores quânticos poderão superar os computadores clássicos em aplicações úteis”, disse o Dr. Darío Gil, vice-presidente sênior da IBM e diretor de pesquisa. “A computação quântica tem o poder de transformar quase todos os setores e nos ajudar a enfrentar os maiores problemas de nosso tempo. É por isso que a IBM continua a inovar rapidamente no design de hardware e software quântico, construindo maneiras para as cargas de trabalho quânticas e clássicas capacitarem umas às outras e criar um ecossistema global que é fundamental para o crescimento de uma indústria quântica. ”

O primeiro processador 'Eagle' está disponível como um dispositivo exploratório na nuvem IBM para selecionar membros do Rede IBM Quantum.

Para uma descrição mais técnica do processador 'Eagle', leia isto blog.

IBM Quantum System Dois

Em 2019, a IBM revelou o IBM Quantum System One, o primeiro sistema de computação quântica integrado do mundo. Desde então, a IBM implantou esses sistemas como a base de seus serviços IBM Quantum baseados em nuvem em Estados Unidos, bem como em Alemanha para Sociedade Fraunhofer, Alemanha instituição líder de pesquisa científica, em Japão para o Universidade de Tóquio, e um futuro sistema nos EUA em Cleveland Clinic. Além disso, anunciamos hoje uma nova parceria com Universidade de Yonsei in Seul, Coréia do Sul, para implantar o primeiro sistema quântico IBM do país. Para mais detalhes, clique aqui.

À medida que a IBM continua escalando seus processadores, espera-se que eles amadureçam além da infraestrutura do IBM Quantum System One. Portanto, estamos entusiasmados em revelar um conceito para o futuro dos sistemas de computação quântica: IBM Quantum System Two. O IBM Quantum System Two foi projetado para funcionar com os futuros processadores de 433 qubit e 1,121 qubit da IBM.

“O IBM Quantum System Two oferece um vislumbre do futuro datacenter de computação quântica, onde a modularidade e a flexibilidade da infraestrutura do sistema serão fundamentais para o dimensionamento contínuo”, disse o Dr. Jay Gambetta, IBM Fellow e VP da Quantum Computing. “O System Two baseia-se na longa herança da IBM em computação quântica e clássica, trazendo inovações em todos os níveis da pilha de tecnologia.”

O conceito de modularidade é fundamental para o IBM Quantum System Two. Conforme a IBM avança em seu roteiro de hardware e constrói processadores com contagens de qubit maiores, é vital que o hardware de controle tenha a flexibilidade e os recursos necessários para escalar. Esses recursos incluem eletrônicos de controle, que permitem aos usuários manipular os qubits, e resfriamento criogênico, que mantém os qubits a uma temperatura baixa o suficiente para que suas propriedades quânticas se manifestem.

O design do IBM Quantum System Two incorporará uma nova geração de componentes eletrônicos de controle de qubit escalonáveis, juntamente com componentes criogênicos de alta densidade e cabeamento. Além disso, o IBM Quantum System Two apresenta uma nova plataforma criogênica, projetada em conjunto com o Bluefors, apresentando um design estrutural inovador para maximizar o espaço para o hardware de suporte exigido por processadores maiores, garantindo que os engenheiros possam acessar e fazer a manutenção do hardware com facilidade.

Além disso, o novo design traz a possibilidade de fornecer um espaço de trabalho criogênico compartilhado maior - levando, em última análise, à ligação potencial de vários processadores quânticos. O protótipo IBM Quantum System Two deve estar instalado e funcionando em 2023.

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