A computação quântica não está em "competição" com IA·HPC, mas sim em complementaridade... A chave para a popularização está no software

Algumas análises indicam que a computação quântica, inteligência artificial e computação de alto desempenho (HPC) não são uma competição de soma zero, disputando posições entre si, mas estão se tornando complementares, onde seu uso conjunto pode alcançar o máximo desempenho. No entanto, a indústria geralmente considera que o ambiente de desenvolvimento ainda está na fase inicial, e popularizar a tecnologia quântica, melhorando a acessibilidade do software, é vista como uma questão central.

Em uma conversa com o theCUBE durante o evento HPE World Quantum Day, Dave Bellante diagnosticou que combinar CPU, GPU e processadores quânticos (QPU) para resolver problemas anteriormente difíceis de superar será o núcleo da próxima geração de inovação tecnológica. Paul Gillin também enfatizou que, atualmente, o desenvolvimento de software para computação quântica está quase na sua fase “primitiva”, sendo necessário um ambiente de desenvolvimento padronizado, semelhante a uma “versão quântica do Python”, que qualquer pessoa possa usar facilmente.

Atuando como “acelerador” para auxiliar o funcionamento de supercomputadores existentes a curto prazo

Especialistas acreditam que o efeito de curto prazo da computação quântica não está em substituir os fluxos de trabalho atuais, mas em atuar como um “acelerador” capaz de executar partes dos cálculos que um supercomputador processa de forma mais rápida. Tom Beck, do Laboratório Nacional de Oak Ridge, explicou que conectar computadores quânticos com HPC, onde parte do cálculo é feita pelo sistema existente e as tarefas mais complexas no domínio quântico são realizadas por dispositivos quânticos, é um caminho viável.

O ponto-chave é a velocidade e eficiência na transmissão de informações entre os dois sistemas. Isso significa que a computação quântica não mudará imediatamente todo o ambiente de cálculo, mas provavelmente entrará na aplicação empresarial de forma a assumir tarefas específicas dentro de uma arquitetura de computação híbrida.

O Laboratório Nacional Argon também trabalha na integração da computação quântica em processos de pesquisa prática nas áreas de química e ciência de materiais. Laura Schultz explicou que, em ambientes tradicionais de HPC, fenômenos da mecânica quântica precisam ser simulados, enquanto a computação quântica pode tratar esses problemas de forma mais direta. Sua estrutura consiste em: dispositivos quânticos responsáveis por cálculos em intervalos específicos, enviando os resultados de volta a sistemas de simulação baseados em supercomputadores para completar o restante do trabalho.

Barreiras à popularização não estão no hardware, mas na “engenharia” e na pilha de software

Na resolução de problemas complexos, como o rastreamento do comportamento de neutrinos, a computação quântica possui potencial para superar os supercomputadores atuais. Sua aplicação comercial em otimização logística ou desenvolvimento de novos medicamentos também é frequentemente mencionada. No entanto, devido a limitações físicas e desafios de engenharia, a velocidade de adoção real tem sido mais lenta do que o esperado.

Kristy Beck, do Lawrence Livermore National Laboratory, apontou que, em questões químicas relacionadas à interação de medicamentos, os efeitos esperados da tecnologia quântica são promissores, mas o problema em si é demasiado complexo, o que pode fazer com que os resultados comerciais surjam mais tarde do que na área de logística.

Amir Shehata, do Laboratório Nacional de Oak Ridge, explicou que, para aumentar a acessibilidade da tecnologia quântica, é necessário redesenhar toda a pilha tecnológica. Especialmente os qubits, cujo funcionamento varia bastante dependendo do hardware utilizado. Sistemas supercondutores têm vida útil curta e se degradam rapidamente, exigindo controle de tempo preciso; enquanto o método de átomos neutros apresenta outras limitações. Isso implica que o software quântico deve, no final, ser capaz de acomodar todas essas diferentes necessidades de hardware.

Ele acrescentou que a nova infraestrutura de software quântico provavelmente não será composta apenas por tecnologias totalmente novas, mas adotará uma abordagem que permita usar recursos computacionais familiares, como GPUs, ao mesmo tempo em que aproveita a computação quântica. Isso sugere que a popularização da computação quântica pode seguir um caminho conectado ao ecossistema de IA-HPC existente, ao invés de separado.

A questão crucial de “quando e que tarefas delegar ao processamento quântico”

Também há opiniões de que o verdadeiro valor da computação quântica não está em resolver todas as questões, mas em delegar as tarefas mais adequadas ao momento certo. Graças à superposição e ao entrelaçamento, os qubits podem mostrar vantagens na resolução de problemas matemáticos complexos que exigem a análise simultânea de múltiplas soluções.

Mikael Johansson, do Centro Finlandês de Ciência e Tecnologia da Informação CSC, usou o exemplo da “transição verde” para destacar que a computação quântica pode desempenhar papel importante no desenvolvimento de catalisadores mais eficientes, próximas gerações de baterias e ímãs. Isso indica um grande potencial de aplicação da tecnologia quântica em temas industriais como transição energética e desenvolvimento de materiais avançados.

Por outro lado, Dieter Kranzlmüller, do Centro de Supercomputação Leibniz na Alemanha, fez uma distinção, afirmando que os computadores quânticos não substituirão os supercomputadores. Ele explicou que uma estrutura mais realista seria uma integração, na qual o sistema classifica automaticamente as tarefas, enviando algumas operações para o supercomputador e outras para o computador quântico.

O centro de supercomputação Pawsey, em Perth, Austrália, também está executando o projeto “Setonix-Q”, para permitir que pesquisadores realizem experimentos de mecânica quântica. Pascal Elahi afirmou que o objetivo não é apenas atender pesquisadores quânticos, mas também ampliar o acesso para usuários que desejam resolver problemas práticos.

Embora a computação quântica ainda não esteja em uma fase de adoção ampla, ela está se expandindo rapidamente na direção de uma integração com IA e HPC, ao invés de substituição, ampliando as possibilidades industriais. No final, o ponto de inflexão do mercado talvez não esteja na potência do hardware, mas na rapidez com que se consegue estabelecer ambientes de software e infraestrutura de integração acessíveis a mais desenvolvedores e pesquisadores.

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