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

Algumas análises apontam que a computação quântica, inteligência artificial e computação de alto desempenho (HPC) não são uma competição de soma zero, disputando posições entre si, mas sim complementares, podendo alcançar seu máximo potencial quando usadas em conjunto. No entanto, a indústria geralmente considera que o ambiente de desenvolvimento ainda está em estágio inicial, e a popularização da tecnologia quântica, bem como a melhoria na acessibilidade de software, são temas centrais.

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

Atuando como “acelerador” para auxiliar o funcionamento de supercomputadores existentes no curto prazo

Especialistas acreditam que o efeito de curto prazo da computação quântica não está em substituir os fluxos de trabalho atuais, mas sim em atuar como um “acelerador” capaz de executar partes dos cálculos de um supercomputador de forma mais rápida. Tom Beck, do Laboratório Nacional de Oak Ridge, explicou que conectar computadores quânticos com HPC, onde cálculos mais simples são feitos por sistemas existentes e os mais complexos pelo dispositivo quântico, é uma abordagem viável.

O ponto crucial 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 no setor empresarial na forma de uma arquitetura híbrida, responsável por tarefas específicas com alta precisão.

O Laboratório Nacional Argon também trabalha na integração da computação quântica em pesquisas de química e ciência de materiais. Laura Schultz explicou que, em ambientes tradicionais de HPC, fenômenos quânticos precisam ser simulados, enquanto a computação quântica pode tratar esses problemas de forma mais direta. Sua estrutura consiste em: o dispositivo quântico realiza cálculos em uma determinada faixa, enviando os resultados de volta ao sistema de simulação baseado em supercomputador para completar o restante do trabalho.

Barreiras para a 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 de 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, destacou que, em questões químicas relacionadas à interação de medicamentos, os efeitos da tecnologia quântica são promissores, mas o problema em si é demasiado complexo, o que pode fazer com que os resultados comerciais demorem mais a aparecer do que na área de logística.

Amir Shehata, do Oak Ridge National Laboratory, 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. Os qubits supercondutores têm vida útil curta e se degradam rapidamente, exigindo controle de tempo preciso; já os de átomos neutros apresentam outras limitações. Isso implica que o software quântico deve, no final, ser capaz de atender às diferentes necessidades de hardware.

Ele acrescentou que a nova infraestrutura de software quântico provavelmente não será composta apenas por tecnologias totalmente novas, mas também por recursos que possam usar, de forma semelhante às GPUs, recursos computacionais já familiares às pessoas. 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 às propriedades de superposição e entrelaçamento, os qubits podem oferecer 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 em setores relacionados à transição energética e ao 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 abordagem mais realista é a criação de uma estrutura integrada, 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.