A IBM, a AMD e o Quantum Science Center do Oak Ridge National Laboratory revelaram uma plataforma de conceção conjunta («co-design») dedicada à correção de erros. Esta associa computadores quânticos a sistemas de computação de alto desempenho (HPC) clássicos, instalados lado a lado, para testar as técnicas necessárias aos futuros computadores tolerantes a falhas.
- A IBM, a AMD e o Oak Ridge National Laboratory apresentam uma plataforma conjunta de correção de erros quânticos.
- A plataforma associa computadores quânticos e sistemas HPC clássicos, instalados lado a lado em Poughkeepsie.
- A IBM afirma que o chip Nighthawk r2, com conectividade em rede quadrada, reduz os tempos de execução.
- A Q Competition visa 100 qubits lógicos capazes de executar 100 000 operações difíceis até ao final de 2028.
O problema mantém-se central. Os qubits, os bits quânticos, são muito frágeis: podem perder a sua natureza quântica, um fenómeno chamado descoerência, sob o efeito de perturbações que vão da luz e do som à atividade de outros qubits. Os sistemas atuais apresentam tipicamente taxas de erro por porta lógica que vão de um erro em 100 operações a um erro em 1000 operações, e esta taxa precisa de ser significativamente melhorada para que os sistemas tolerantes a falhas se tornem realidade.
Segundo a IBM, é raro que os processadores quânticos e os sistemas clássicos sejam colocados lado a lado, no mesmo local. A sua ligação passa geralmente pela cloud, através de interfaces de programação (API), o que pode gerar complexidade e atrasos adicionais. «Para experimentar estas técnicas e construir algoritmos, os processadores quânticos e clássicos precisam de poder trabalhar em estreita colaboração», afirma Seetharami Seelam, Distinguished Engineer e arquiteto principal da conceção conjunta de sistemas clássicos para a supercomputação centrada no quântico.
A plataforma será alojada no local da IBM em Poughkeepsie, no estado de Nova Iorque. Incluirá computadores quânticos da IBM, incluindo o chip Nighthawk r2, descrito como um chip quântico «de 120 bits», bem como o sistema HPC Umbra do laboratório de Oak Ridge. Este último está equipado com processadores AMD Epyc 9005 «Turin» de quinta geração e GPUs Instinct MI355X «Antares». Segundo as organizações, os chips AMD servirão para investigação sobre correção de erros quânticos, otimização da descodificação e orquestração de software.
A IBM destaca o arranjo dos qubits do chip Nighthawk, que se baseia numa conectividade de rede quadrada, rompendo com a arquitetura «heavy-hex» utilizada anteriormente. Neste modelo, a maioria dos qubits está ligada diretamente aos seus quatro vizinhos mais próximos, o que representa uma conectividade aproximadamente 60% superior à da heavy-hex. Esta disposição permite, segundo a empresa, tempos de execução mais curtos e a compatibilidade com o código de superfície padrão para correção de erros.
A plataforma insere-se também nos objetivos da Quantum Genesis Mission do Departamento de Energia dos EUA, que visa o desenvolvimento de sistemas quânticos tolerantes a falhas. A IBM, com a Universidade de Chicago, apresentou em julho experiências envolvendo até 70 qubits lógicos e 438 operações difíceis, segundo Seetharami Seelam. «A Q Competition da Quantum Genesis Mission visa 100 qubits lógicos a executar 100 000 dessas operações até ao final de 2028», afirma, acrescentando que a comunidade precisa de multiplicar por 238 o número de operações difíceis, e que considera este objetivo «exequível».
A IBM indica ainda que os trabalhos realizados na plataforma beneficiarão o desenvolvimento do seu sistema Quantum Starling, que apresenta como um computador tolerante a falhas esperado até 2029.
