O System One da IBM é um computador quântico com suas entranhas expostas, parecendo um lustre dourado de ficção científica.
Ele reside no centro de visitantes de computação quântica da IBM, que se apoia na instalação em funcionamento que oferece poder de computação quântica a uma variedade de empresas e
pesquisadores.
pesquisadores.
Estamos analisando o processador quântico System One da IBM. Fale-nos através do que estamos vendo.
O processador é aquele pequeno chip bem na parte inferior. Tudo o mais que você pode ver está lá para manter esse chip frio, porque a magia da máquina quântica, os qubits, só funcionará se eles forem quase zero absoluto, mais frios que o espaço sideral.
Quando esta máquina está funcionando, há um banco de computadores atrás dela, interpretando os sinais vindos da máquina e enviando novos sinais.
Eles são enviados como pulsos de micro-ondas e toda essa bela engenharia trata de pegar esses pulsos e torná-los cada vez mais fracos, atenuando os sinais. Cada camada desse candelabro, como o chamamos, pode interagir com os qubits individuais no chip.
Para obter os resultados, fazemos uma medição do circuito. Isso então volta pelas camadas e é amplificado nas mesmas etapas em que desceu.
Isso nos permite manter essa coisa incrivelmente fria e em um estado coerente pelo tempo que pudermos.
Nosso objetivo é obter coerência de um milissegundo em breve, o que soa como um curto espaço de tempo, mas em computação, é um espaço de tempo bastante longo.
Tudo o que você vê aqui parece bonito, mas também há algum tipo de função de engenharia. O ouro é usado para garantir a condutividade.
Quando a máquina fica muito fria, os fios se contraem. E se não houvesse esses laços lá, todo o sistema se separaria. Embora pareça bonito, tudo aqui está lá por um motivo.
Esta é uma máquina real. Nós o retiramos para que você possa ver o interior bastante bonito. As máquinas reais estão envoltas em um tubo prateado e têm ótimas luzes verdes de ficção científica piscando na parte de trás. O som que você pode ouvir é o do compressor, que está mantendo o hélio em uma temperatura mais baixa para poder resfriar essa peça.
Onde estão fisicamente os computadores quânticos da IBM?
Tivemos um total de 54 computadores quânticos diferentes na internet na nuvem. Hoje estamos na casa dos 20, porque uma vez que os aposentamos, nós os substituímos neste país. Temos 20 computadores físicos na nuvem em nosso data center de Poughkeepsie. Além disso, já instalamos máquinas no Fraunhofer Institute na Alemanha, temos uma no Japão e estamos prestes a instalar uma na Coreia do Sul. Temos nossa primeira instalação comercial de um computador quântico, acontecendo com a Cleveland Clinic nos Estados Unidos.
Se você acessar a web hoje, poderá usar uma dessas máquinas no modo de lote. Nosso objetivo é entrar no serverless no próximo ano. Você poderá interagir em tempo real com computadores quânticos na web e isso será um divisor de águas.
Ano que vem é o ano em que vamos lançar nosso chip Condor de 1.021 qubits. Esperamos que isso seja suficiente para nos levar ao ponto em que possamos demonstrar a vantagem quântica em um problema científico real que tenha implicações no mundo real.
Que área é provável que seja?
É quase certo que será em química molecular ou ciência de materiais. Nesta fase, é muito provável que seja um algoritmo híbrido, usando computadores quânticos e computadores convencionais juntos. Quando introduzirmos o recurso serverless, você poderá finalmente intercalar o processamento de um computador convencional e um computador quântico e obter um intermediário fora dos circuitos. Isso significa que você pode fazer, por exemplo, uma aplicação de química molecular que nenhum supercomputador na Terra seria capaz de fazer em um algoritmo híbrido.
Você acha que a computação quântica continuará a funcionar no modo híbrido, já que existem algumas coisas que os computadores clássicos fazem melhor ou também?
Eu seria extremamente tolo em dizer que agora vamos desligar todos esses computadores, está tudo bem. Não, o quantum é bom para um campo de problemas muito específico, certos tipos de otimizações, certos tipos de classificações.
Certos problemas enfrentados pelo mundo, especialmente na área de ciência dos materiais, podem encontrar respostas para desafios globais, como como você se livraria do processo Haber-Bosch (um processo de fixação artificial de nitrogênio) sem usar 450 o C (842 F) e 200 atmosferas de pressão. É preciso 1,5% do suprimento de energia do mundo para criar a amônia que produz o fertilizante que nos mantém vivos. Se você pudesse pegar as moléculas de enzimas que fazem isso nas plantas e transformá-las em um catalisador usando modelagem, você economizaria muita energia.
Ou talvez você possa descobrir como criar um catalisador que pegue dióxido de carbono e água e os transforme em hidrocarbonetos úteis como o metanol; isso mudaria o mundo até certo ponto. São esses tipos de descobertas científicas que esperamos ver a vantagem quântica permitir a resolução de problemas do mundo real na próxima década.
Quanto de seu poder de processamento quântico a IBM está usando internamente?
Muito pouco. Temos uma rede quântica de 175 empresas diferentes, de estabelecimentos acadêmicos a bancos e todo um espectro de empresas de pesquisa. Existem máquinas maiores dedicadas e reservadas a eles. Estamos muito abertos sobre isso. Você pode ficar online e ver quem tem permissão para usá-los, não o que eles estão executando.
Nas cerca de 20 máquinas que temos na web, estamos fazendo cerca de 4 bilhões de circuitos quânticos por dia e a maior parte é externa. Um circuito é basicamente uma instância de um programa quântico.
Desde que começamos isso, cerca de cinco anos atrás, já foram publicados mais de 1.000 trabalhos de pesquisa. Se eu tivesse que adivinhar quem está usando todos esses CLOPs (operações de camada de circuito por segundo), são em grande parte estudantes, acadêmicos e pessoas que estão aprendendo sozinhos.
Eu frequento coisas como Cyber First no Reino Unido e escolas de verão STEM antes das pessoas irem para as universidades e os alunos estão todos lendo esse livro. Eles sabem que é onde vão estar os empregos bem pagos e já estiveram lá se qualificando.
A Quantum terá o mesmo tipo de impacto que Tim Berners-Lee inventando a World Wide Web, mas de uma maneira diferente. Isso ajudará os bancos e as otimizações, mas esses avanços científicos no mundo físico serão o motivo pelo qual o quantum se tornará conhecido.
À medida que os computadores quânticos crescem, eles tendem a precisar de mais qubits dedicados à correção de erros quânticos. Chegaremos ao ponto em que dedicamos menos qubits?
Agora, não dedicamos muitos de nossos qubits à correção de erros. O que vai acontecer quando você chegar a coisas como Condor é que você descobrirá que há mais qubits atribuídos para correção, o que significa que você pode começar a obter resultados mais precisos do computador quântico.
Isso é apenas um sistema de 1.000 qubits. Sistemas de milhões de qubits que são apenas sonhos no momento. É quando você realmente verá o cache de erro entrar em ação e os qubits lógicos se tornando reais.
É aí que você começa a conseguir otimizar a carteira de bancos inteiros. Mas isso está muito, muito longe, assim como coisas como quebrar a criptografia estão muito longe em termos de setor.
Consultado a: 01\04\2022
https://www.iotworldtoday.com/2022/04/01/how-a-quantum-computer-actually-works/
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