A IBM anunciou nesta terça-feira, 10, a expansão de seu roteiro para alcançar a computação quântica prática e em larga escala. Este roteiro detalha os planos para novas arquiteturas modulares e redes que permitirão que os sistemas quânticos da IBM tenham contagens de qubits maiores – até centenas de milhares de qubits. Para capacitá-los com a velocidade e a qualidade necessárias para a computação quântica prática, a IBM planeja continuar construindo uma camada de orquestração de software cada vez mais inteligente para distribuir eficientemente cargas de trabalho e abstrair desafios de infraestrutura.
O trabalho da IBM para inaugurar uma era de computação quântica prática alavancará três pilares: hardware quântico robusto e escalável; software quântico de ponta para orquestrar e habilitar programas quânticos acessíveis e poderosos; e um amplo ecossistema global de organizações e comunidades quânticas.
"Em apenas dois anos, nossa equipe fez um progresso incrível em nosso roteiro quântico existente. A execução de nossa visão nos deu uma visibilidade clara do futuro do quantum e do que será necessário para nos levar à era prática da computação quântica", disse Darío Gil, vice-presidente sênior e diretor de pesquisa da IBM. "Com nossa plataforma Qiskit Runtime e os avanços em hardware, software e objetivos teóricos descritos em nosso roteiro, pretendemos inaugurar uma era de supercomputadores quânticos que abrirão grandes e poderosos espaços computacionais para nossa comunidade de desenvolvedores, parceiros e clientes."
A IBM anunciou originalmente seu roteiro quântico em 2020. Desde então, a empresa cumpriu cada uma das metas em sua linha do tempo. Isso inclui o IBM Eagle, um processador de 127 qubits com circuitos quânticos que não podem ser simulados de maneira confiável exatamente em um computador clássico e cuja arquitetura lançou as bases para processadores com cada vez mais qubits. Além disso, a IBM forneceu uma aceleração de 120x na capacidade de simular uma molécula usando o Qiskit Runtime, o serviço de computação quântica em contêiner e o modelo de programação da IBM, em comparação com um experimento anterior em 2017. No final deste ano, a IBM espera continuar as metas estabelecidas anteriormente em seu roteiro e revelar seu processador de 433 qubits, o IBM Osprey.
Em 2023, a IBM progredirá em seus objetivos de construir uma experiência de desenvolvimento sem atritos com o Qiskit Runtime e fluxos de trabalho construídos diretamente na nuvem, para trazer uma abordagem sem servidor para a pilha de software quântico principal e oferecer aos desenvolvedores simplicidade e flexibilidade avançadas. Essa abordagem sem servidor também marcará um passo crítico para alcançar a distribuição inteligente e eficiente de problemas entre sistemas quânticos e clássicos. Na frente de hardware, a IBM pretende apresentar o IBM Condor, o primeiro processador quântico universal do mundo com mais de 1.000 qubits.
"Nosso novo roteiro quântico mostra como pretendemos alcançar a escala, a qualidade e a velocidade da computação necessárias para desbloquear a promessa da tecnologia quântica", disse Jay Gambetta, vice-presidente de computação quântica e IBM Fellow. "Ao combinar processadores quânticos modulares com infraestrutura clássica, orquestrada pelo Qiskit Runtime, estamos construindo uma plataforma que permitirá aos usuários criar facilmente cálculos quânticos em seus fluxos de trabalho e, assim, enfrentar os desafios essenciais do nosso tempo."
Apresentando a Computação Quântica Modular
Com este novo roteiro, a IBM visa três regimes de escalabilidade para seus processadores quânticos.
A primeira envolve a criação de recursos para comunicar e paralelizar operações classicamente em vários processadores. Isso abrirá o caminho para um conjunto mais amplo de técnicas necessárias para sistemas quânticos práticos, como técnicas aprimoradas de mitigação de erros e orquestração de carga de trabalho inteligente, combinando recursos de computação clássicos com processadores quânticos que podem se estender em tamanho.
A próxima etapa no fornecimento de arquitetura escalável envolve a implantação de acopladores de nível de chip de curto alcance. Esses acopladores conectarão vários chips para formar efetivamente um processador único e maior e introduzirão a modularidade fundamental que é fundamental para o dimensionamento.
O terceiro componente para alcançar a verdadeira escalabilidade envolve fornecer links de comunicação quântica entre processadores quânticos. Para fazer isso, a IBM propôs links de comunicação quântica para conectar clusters em um sistema quântico maior.
Todas essas três técnicas de escalabilidade serão aproveitadas para a meta de 2025 da IBM: um processador de mais de 4.000 qubits construído com vários clusters de processadores escalonados modularmente.
Construindo o tecido da supercomputação quântica
Em conjunto com as inovações de hardware, o roteiro da IBM visa marcos de software para melhorar a supressão e mitigação de erros. O progresso atual que está sendo feito com essas técnicas está melhorando a capacidade do software quântico de minimizar o efeito do ruído no aplicativo dos usuários e está abrindo o caminho para os sistemas quânticos corrigidos de erros do futuro.
No início deste ano, a IBM lançou as primitivas Qiskit Runtime que encapsulam consultas de hardware quântico comuns usadas em algoritmos em interfaces fáceis de usar. Em 2023, a IBM planeja expandir esses primitivos, com recursos que permitem aos desenvolvedores executá-los em processadores quânticos paralelizados, acelerando assim o aplicativo do usuário.
Esses primitivos alimentarão o objetivo da IBM de fornecer o Quantum Serverless em sua pilha de software principal em 2023, para permitir que os desenvolvedores aproveitem facilmente recursos quânticos e clássicos flexíveis. Como parte do roteiro atualizado, o Quantum Serverless também estabelecerá as bases para a funcionalidade central da pilha de software da IBM para trocar e alternar de forma inteligente entre recursos elásticos clássicos e quânticos; formando o tecido da supercomputação quântica.
Os novos sistemas direcionados ao roteiro quântico expandido da IBM serão projetados para funcionar no IBM Quantum System Two. Incorporando modularidade e flexibilidade em cada camada da pilha de tecnologia, o IBM Quantum System Two oferecerá a infraestrutura necessária para conectar com sucesso vários processadores quânticos. Um protótipo deste sistema deverá estar operacional em 2023.
IBM Quantum Safe
O anúncio de hoje inclui o compromisso de estender a liderança de segurança da IBM para levar a resiliência cibernética a um novo nível e proteger os dados contra ameaças futuras que podem evoluir com os avanços esperados na computação quântica. Há uma preocupação significativa de que os dados considerados protegidos com segurança hoje já possam ser perdidos para um futuro adversário quântico se roubados ou colhidos agora para descriptografia futura. Todos os dados – passados, presentes e futuros – que não são protegidos usando segurança quântica podem um dia estar em risco. Segue-se que quanto mais tempo a migração para padrões de segurança quântica for adiada, mais dados permanecerão potencialmente inseguros.
A IBM é o lar de alguns dos melhores especialistas em criptografia do mundo, que desenvolveram esquemas de segurança quântica que poderão fornecer soluções práticas para esse problema. Atualmente, a IBM está trabalhando em estreita cooperação com seus parceiros acadêmicos e industriais, bem como com o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST), para trazer esses esquemas para a vanguarda das tecnologias de segurança de dados.
Além disso, a IBM está anunciando seu próximo portfólio IBM Quantum Safe de tecnologias criptográficas e experiência em consultoria projetada para proteger os dados mais valiosos dos clientes na era do quantum.
O portfólio Quantum Safe da IBM destina-se a ajudar nossos clientes fornecendo:
- Educação para entender o que é diferente com a nova criptografia quântica segura e quais são as implicações para uma organização. Projetado para profissionais e executivos de segurança, o serviço IBM Quantum Safe Awareness fornece um fluxo regular de insights estratégicos para migração para a nova geração de criptografia quântica segura.
- Orientação estratégica da IBM Consulting por meio do workshop IBM Quantum Safe Scope Garage. O novo programa oferecerá orientação e educação nos primeiros passos para priorizar iniciativas de segurança quântica para organizações adaptadas ao risco organizacional, estratégia de TI, dependências da cadeia de suprimentos e operações do ecossistema.
- Avaliação e descoberta de riscos usando automação para estabelecer o inventário criptográfico, as dependências e as posturas de segurança. Por exemplo, o TSS zSystem Technical Services oferece uma avaliação segura do zSystem Quantum que permite que as organizações entendam rapidamente as exposições a ataques de criptografia baseados em quantum.
- Migração para criptografia ágil e quântica segura para habilitar organizações com paradigmas modernos e flexíveis, como serviços criptográficos. Por exemplo, a IBM já implementou criptografia ágil e quântica segura para construir o z16, o primeiro sistema de mainframe quântico seguro da IBM a empregar criptografia quântica segura.
