Em dezoito anos no gelo como patinadora artística competitiva, Bettina Heim aprendeu a pousar um lutz com velocidade e graça. Agora, armada com um Ph.D. em computação quântica, ela está ajudando o Microsoft Azure Quantum a conquistar uma posição na vanguarda dos serviços no cloud.
“Sempre me senti atraída por problemas interessantes e trabalhando duro para atingir uma meta”, disse Heim, engenheira de software principal sênior da Microsoft. “É por isso que fui atraída pela computação quântica, onde há um enorme potencial para beneficiar a sociedade criando uma ferramenta completamente nova além dos sistemas clássicos de hoje.”
No inverno passado, o Azure Quantum demonstrou como os sistemas clássicos e quânticos podem trabalhar juntos para resolver grandes problemas, um recurso que visa fornecer a qualquer usuário do cloud.
Para chegar lá, está adotando ferramentas como o NVIDIA QODA, um ambiente de programação universal aberto que conectará GPUs e processadores quânticos em futuros sistemas híbridos.
“O QODA nos ajudará a dar o próximo passo de oferecer uma integração robusta de sistemas muito diferentes”, disse Heim, uma cidadã suíça agora morando em Seattle.
Base do Software Quantum
Estabelecer a base do software para computadores quânticos é o foco da QIR Alliance de Heim.
O grupo da indústria supervisiona o trabalho em uma interface comum entre linguagens de programação quântica e computadores quânticos. O QIR permite que os desenvolvedores usem ferramentas como QODA para criar aplicações executadas em computadores quânticos híbridos para acelerar a descoberta científica.
Esse é um grande salto para um setor onde os desenvolvedores estão acostumados a escrever o equivalente a programas montadores que abordam diretamente as especificidades de cada sistema.
“É importante ter ferramentas que não exijam profundo conhecimento de sistemas quânticos, por isso estamos colaborando com empresas como a NVIDIA para envolver e inspirar um amplo campo de desenvolvedores”, disse ela.
“QODA e cuQuantum fornecem um grande passo à frente para o campo, aproveitando os recursos clássicos de HPC para desenvolvimento quântico”, acrescentou ela, referindo-se ao NVIDIA cuQuantum, uma biblioteca de software para executar simulações de circuitos quânticos em sistemas acelerados por GPU.
Um Ecossistema Quântico em Expansão
A colaboração com a Microsoft para expandir o ecossistema QIR e integrar o conjunto de ferramentas da NVIDIA com o Azure Quantum é uma entre muitas. Dezenas de empresas estão adotando o cuQuantum para acelerar a pesquisa quântica nos computadores clássicos de hoje e QODA para programar os sistemas híbridos clássicos-quânticos de amanhã.
Por exemplo, a Rigetti Computing permitirá que os desenvolvedores usem o QODA para programar seus computadores quânticos supercondutores. E o especialista em software Classiq usará o QODA para otimizar o desempenho de seus algoritmos quânticos.
As empresas se juntam aos fornecedores de hardware quântico IQM Quantum Computers, Pasqal, Quantinuum, Quantum Brilliance e Xanadu, que anunciaram colaborações usando QODA em julho. Eles suportam uma ampla gama de tecnologias qubit que reforçam o papel da QODA como uma plataforma unificada que permite todos os sistemas híbridos quânticos clássicos.
Além disso, a QODA tem suporte dos fornecedores de software QC Ware e Zapata Computing e quatro centros de supercomputação: Forschungszentrum Jülich, Lawrence Berkeley National Laboratory, Oak Ridge National Laboratory e o RIKEN no Japão.
A Pesquisa na Indústria Utiliza cuQuantum
Enquanto isso, os aplicativos para simulações de circuitos quânticos no cuQuantum estão se expandindo.
O BMW Group identificou mais de 40 casos de uso automotivo para computação quântica em um artigo ano passado. Este ano, usou a biblioteca cuStateVec da cuQuantum como parte de seu trabalho em um benchmark para aplicações quânticas.
A montadora sediou um desafio global para mostrar como os sistemas quânticos podem abordar os problemas mais difíceis de otimização, IA e ciência de materiais do setor. Em sinal do amplo interesse pela tecnologia, o desafio atraiu 70 equipes com membros de empresas como Accenture, Lufthansa e NTT.
No Japão, a FujiFilm Informatics Research Laboratory está usando o cuQuantum para construir circuitos quânticos com a startup BlueQat. A colaboração visa criar simulações de circuitos quânticos em larga escala para acelerar a P&D da Fujifilm.
Os desenvolvedores podem usar o cuQuantum para criar simulações precisas de centenas de qubits em uma única GPU NVIDIA A100 Tensor Core e milhares de qubits em um cluster de supercomputação.
Quantum se expande no Cloud
Os serviços da Oracle Cloud permitirão que os desenvolvedores criem simulações de circuitos quânticos em GPUs. Está disponibilizando no Oracle Cloud Marketplace o cuQuantum DGX Appliance, um container com todos os componentes necessários para executar jobs do cuQuantum.
Da mesma forma, a AWS anunciou a disponibilidade do cuQuantum em seu serviço Braket. Também demonstrou no Braket como o cuQuantum pode fornecer uma aceleração de até 900 vezes em cargas de trabalho de machine learning quântico.
As empresas de consultoria também estão mostrando o potencial da computação quântica acelerada com o software NVIDIA.
IA Recebe um Impulso Quântico
A Deloitte usará cuQuantum e QODA para levar o processamento de linguagem natural a novos patamares no atendimento ao cliente. Ela empregará conjuntos de dados de alta dimensão para permitir que os sistemas interpretem sentenças completas.
Em outros projetos, ele explorará como o cuQuantum pode acelerar a descoberta de medicamentos e desvendar problemas complexos de otimização em dados médicos estruturados.
O grupo de P&D da SoftServe, uma empresa global de consultoria e serviços de TI, está usando o cuQuantum em várias áreas de aplicação, incluindo descoberta de medicamentos e otimização da logística de emergência. Ele também executa o software em simulações quânticas de finanças, como previsão de tendências nos preços das ações e automatização do gerenciamento de portfólio financeiro.
Os esforços de pesquisa se juntam aos de colaboradores existentes, incluindo Google Quantum AI e IonQ, que anunciaram suporte para o cuQuantum em seu lançamento no final de 2021.
Saiba Mais no GTC
Saiba mais assistindo às sessões do GTC que fornecem uma visão geral da supercomputação acelerada por quantum, seu ecossistema e suas aplicações na indústria farmacêutica.
E para ter uma visão geral, assista à palestra do GTC do fundador e CEO da NVIDIA, Jensen Huang, abaixo.