Dois pesquisadores trabalhando em uma máquina quântica.
Na Microsoft, estamos inaugurando uma nova era da computação no caminho para desbloquear vantagens científicas e enfrentar alguns dos desafios mais urgentes do mundo. É por isso que estamos construindo o Azure Quantum – para criar a primeira plataforma de computação quântica confiável e alcançar a visão da computação quântica em escala.
Em abril, anunciamos que estamos entrando na próxima fase para resolver problemas significativos com computadores quânticos confiáveis, demonstrando os qubits lógicos mais confiáveis com uma taxa de erro 800 vezes melhor do que os qubits físicos. O principal problema das máquinas quânticas intermediárias barulhentas de escala atual (NISQ) é que seus qubits físicos são muito barulhentos e propensos a erros, tornando as máquinas impraticáveis para aplicações do mundo real. É por isso que devemos fazer a transição para usar qubits lógicos confiáveis que combinam vários qubits físicos juntos para se proteger contra o ruído e manter a coerência para cálculos de longa duração.
Mas a computação quântica não existe isoladamente. Ela requer uma integração profunda com o poder da nuvem. Devemos aproveitar o melhor da computação para desbloquear uma nova geração de aplicações quânticas híbridas que poderiam resolver alguns de nossos desafios mais urgentes – desde a criação de soluções de energia mais sustentáveis até a transformação de como tratamos doenças com a próxima geração de terapias salvadoras de vidas.
Projetamos a plataforma de computação Azure Quantum para fornecer computação quântica em uma variedade de arquiteturas de hardware, permitindo as aplicações híbridas quânticas mais avançadas do setor – tudo em um ambiente de nuvem seguro, unificado e escalável – para enfrentar problemas clássicos intratáveis. Esta é a nossa visão para o Azure Quantum. Hoje, continuamos a fazer avanços que nos aproximam de alcançá-la com nossos parceiros líderes do setor, Quantinuum e Atom Computing. Com ambas as empresas, queremos trazer soluções de classe mundial para a plataforma Azure Quantum e, coletivamente, avançar e escalar capacidades quânticas resilientes.
Em colaboração com a Quantinuum, aplicamos nosso sistema de virtualização de qubit aprimorado para criar e emaranhar 12 qubits lógicos altamente confiáveis. Isso representa o maior número de qubits lógicos emaranhados, com a maior fidelidade, registrada. Esses resultados ampliam a computação de qubits lógicos – no hardware de armadilha de íons – dentro de nossa plataforma de computação Azure Quantum. Além disso, avançar em direção à computação quântica escalável necessita não apenas alcançar marcos significativos de hardware, mas também provar que essas melhorias podem resolver desafios práticos e do mundo real.
É por isso que demonstramos a primeira simulação de química de ponta a ponta que combina computação quântica lógica confiável com computação em nuvem de alta performance (HPC) e IA. Os anúncios de hoje não teriam sido possíveis sem as máquinas quânticas líderes da Quantinuum. Isso abre o caminho para soluções práticas na interseção dessas tecnologias, especialmente nos domínios da química, física e ciências da vida.
Por último, à medida que expandimos nossa plataforma de computação Azure Quantum, estamos animados em anunciar que a Microsoft e a Atom Computing estão se unindo para construir, em última análise, a máquina quântica mais poderosa do mundo. Através desta colaboração, estamos trazendo uma nova geração de hardware quântico confiável para os clientes, integrando e avançando o hardware de átomos neutros da Atom Computing em nossa plataforma de computação Azure Quantum. Com isso, estamos trazendo o que há de melhor na Microsoft e em nosso ecossistema de parceiros para fornecer a oferta comercial de uma máquina quântica confiável.
Ao combinar as capacidades deste hardware quântico confiável com nossa plataforma para Ciência, Azure Elements, estamos fornecendo um pacote abrangente de descoberta para alcançar vantagem científica quântica.
Criando uma nova geração de aplicações quânticas híbridas
Na Microsoft, estamos pioneirando um novo paradigma de computação ao unir o poder da nuvem e da IA com o quântico. Nossa plataforma de computação Azure Quantum permite a execução perfeita de aplicações quânticas que aproveitam o hardware em uma variedade de arquiteturas de qubits e chips, oferecendo integração com HPC em nuvem e IA. Ao longo do último ano, continuamos a anunciar novas descobertas e colaborações em busca desta missão de plataforma, incluindo a oferta de Química Generativa e DFT Acelerado e avançando a indústria para a computação quântica confiável ao demonstrar qubits lógicos altamente confiáveis.
Estamos reunindo essas tecnologias em uma plataforma de nuvem projetada especialmente que aproveita as forças complementares tanto da IA para o processamento de dados em grande escala quanto do quântico para cálculos complexos e precisão sem precedentes. Esta base de computação forte oferece um ambiente de computação híbrida seguro, unificado e escalável que permite aos inovadores desenvolver soluções de classe mundial para enfrentar problemas difíceis ou até intratáveis em computadores clássicos. Estamos integrando arquiteturas de hardware quântico de nossos parceiros de ecossistema com nosso software de controle, processamento e correção de erros quânticos – além de capacidades para fluxos de trabalho assistidos por copiloto, ferramentas de desenvolvedor, supercomputação clássica e modelos de IA multimodais. Esta pilha de computação diferenciada abrirá o caminho para esta nova geração de aplicações híbridas. O co-raciocínio de IA ajudará a articular problemas e traduzi-los em fluxos de trabalho, usando ferramentas clássicas e quânticas dimensionadas nos estágios certos para gerar insights impactantes em um loop iterativo para comprimir P&D e o tempo para a solução em dias, não anos.
Continuando a implementar a computação quântica confiável com a Quantinuum
Hoje, em colaboração com a Quantinuum, temos o prazer de anunciar a demonstração dos melhores qubits lógicos em desempenho registrados, alcançando o maior número de qubits lógicos emaranhados. Criamos 12 qubits lógicos aprimorando e otimizando nosso sistema de virtualização de qubits para a máquina H2 da Quantinuum com 56 qubits físicos.
Este progresso fala da expertise de correção de erros de classe mundial na Microsoft. Em menos de seis meses, nosso sistema aprimorado de virtualização de qubits triplicou o número de qubits lógicos confiáveis. Além disso, quando emaranhamos os 12 qubits lógicos em um estado complexo necessário para uma computação quântica ‘mais profunda’, eles apresentaram uma melhoria na taxa de erro do circuito de 22 vezes em relação aos qubits físicos correspondentes.
«A capacidade de nossos sistemas triplicarem o número de qubits lógicos enquanto menos que dobramos nossos qubits físicos de 30 para 56 qubits físicos é um testemunho das altas fidelidades e da conectividade total entre todos os qubits de nosso hardware de íons presos na Série H. Nosso hardware atual H2-1 combinado com o sistema de virtualização de qubits da Microsoft está nos levando, a nós e aos nossos clientes, totalmente à computação quântica resiliente Nível 2. Esta colaboração poderosa desbloqueará ainda maiores avanços quando combinada com as ferramentas de IA e HPC de ponta entregues através do Azure Quantum.» – Rajeeb Hazra, CEO da Quantinuum
Com nosso código de correção de erros aprimorado e sistema de virtualização de qubits, demonstramos uma melhoria de 22 vezes entre as taxas de erro do circuito físico e lógico quando emaranhados.
Conforme continuamos a buscar avanços científicos e industriais com computadores quânticos, o ruído continua sendo nossa maior barreira. Em um post anterior, destaquei como aumentar o número de qubits físicos por si só não é suficiente para tornar a correção de erros quânticos robusta possível. Como parte do ecossistema quântico, devemos permanecer focados em melhorar tanto o número de qubits lógicos quanto a fidelidade para ter uma base sólida para produzir resultados significativos. Isso será possível através de avanços em hardware e software que juntos permitem a execução de aplicações quânticas mais longas e confiáveis. O anúncio de hoje demonstra que é possível realizar essas capacidades fundamentais no caminho para a computação quântica em larga escala.
«Um verdadeiro paradigma de computação também requer um foco em aplicações práticas e comercialmente relevantes.» Anteriormente, concluímos com sucesso uma simulação de química em um fluxo de trabalho de ponta a ponta que combinou HPC, IA e computação lógica de qubit para prever a energia do estado fundamental para um problema específico de catalisador. Esta demonstração marcou um passo crítico para inaugurar uma nova geração de aplicações híbridas que se tornarão cada vez mais impactantes à medida que as tecnologias quânticas se expandem. Quântica e IA terão o impacto significativo mais cedo na descoberta científica, e pesquisadores da Microsoft demonstraram o potencial inovador desta integração. Este trabalho só foi possível graças à nossa colaboração de longa data e próxima com a Quantinuum, uma empresa que continua na vanguarda da computação quântica.
«Você pode aprender mais sobre os qubits lógicos aprimorados de hoje e os detalhes técnicos sobre esta simulação de química em nosso blog Microsoft e Quantinuum criam 12 qubits lógicos e demonstram uma simulação híbrida de química de ponta a ponta.»
Anunciando uma nova oferta comercial com a Atom Computing
Por fim, em colaboração com a Atom Computing, estamos animados em trazer uma nova geração de hardware quântico confiável para os clientes. Unindo o sistema aprimorado de virtualização de qubits da Microsoft com o hardware de átomos neutros da Atom Computing, geramos conjuntamente qubits lógicos e estamos otimizando o sistema para permitir a computação quântica confiável. Juntos, acreditamos que esta nova oferta comercial será a máquina quântica mais poderosa do mundo registrada e escalará para vantagem científica e além.
O hardware da Atom Computing combina de forma única capacidades essenciais para expandir a correção de erros quânticos, incluindo um grande número de qubits de alta fidelidade, conectividade total entre todos os qubits, tempos de coerência longos e medições no meio do circuito com redefinição e reutilização de qubits. A empresa está construindo sistemas de segunda geração com mais de 1.200 qubits físicos e planeja aumentar o número de qubits físicos em dez vezes a cada nova geração de hardware. Aplicando os protocolos de tolerância a falhas de última geração da Microsoft em uma arquitetura de qubit diferente, nossa plataforma de computação Azure Quantum pode oferecer um espectro de qubits lógicos de classe mundial em várias plataformas de hardware, proporcionando flexibilidade e futuro-proofing dos investimentos de nossos clientes.
«Nós estamos animados em acelerar as capacidades quânticas da Atom Computing com a Microsoft como nosso parceiro. Acreditamos que esta colaboração nos posiciona de forma única para escalar e ser os primeiros a alcançar vantagem científica quântica. Nossa tecnologia de átomos neutros é uma base ideal para as capacidades de virtualização de qubits líderes da Microsoft, e estamos ansiosos para possibilitar aplicações quânticas de ponta a falhas tolerantes para inovadores globais usarem a melhor plataforma do mundo.» – Ben Bloom, PhD, Fundador e CEO da Atom Computing
Empoderando clientes com o melhor do quântico e da IA
Na Microsoft, queremos capacitar os praticantes a desbloquear uma nova geração de aplicações que aproveitem as forças complementares do quântico, da supercomputação clássica e da IA, tudo conectado na nuvem Azure.
Permanecemos comprometidos em alcançar a computação quântica em escala para que possamos resolver problemas comercialmente significativos que são muito complexos para os computadores clássicos. Como uma empresa de plataforma, é crucial que continuemos investindo no ecossistema quântico e colaborando com líderes da indústria como a Quantinuum, Atom Computing, Photonic e outros para avançar e escalar as capacidades quânticas. Ao lado de nossas colaborações industriais, também estamos focados em nossa própria inovação com uma abordagem baseada em qubit topológico.
Esta abordagem continua a oferecer um caminho único para escalar, com velocidades de clock rápidas, controle digital e mais. Além disso, um computador quântico topológico poderia controlar mais de um milhão de qubits físicos em um único chip, com a capacidade de processar informações mais rapidamente do que outros tipos de qubits. Nossa equipe Azure Quantum demonstrou anteriormente a viabilidade dessa abordagem, e estamos ansiosos para escalá-la para o nível de supercomputação quântica.
Azure é o lugar onde toda essa inovação se reúne. Para mais informações sobre os anúncios de hoje:
Leia o blog técnico Microsoft e Quantinuum criam 12 qubits lógicos e demonstram uma simulação híbrida de química de ponta a ponta.
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