Palestra principal: Entrando na Era da Utilidade Quântica

[0:06] Bom dia. Vamos tirar um minuto para convidar todos os nossos amigos e colegas a se sentarem para que possamos começar. Mas primeiro, bem-vindos ao 2023 Quantum Summit. Não poderíamos estar mais felizes por vocês terem se juntado a nós hoje. Meu nome é Dario Gil. Sou vice-presidente sênior da IBM e diretor da IBM Research. E uau, que ano 2023 foi da perspectiva da tecnologia.

[0:38] Olha, a computação, da IA aos semicondutores à computação quântica, está mais uma vez impulsionando mercados e criando indústrias e realmente acendendo pessoas em todo o mundo. E as imaginações do que seremos capazes de fazer com a tecnologia. E eu realmente acredito que estamos vivendo os tempos mais emocionantes no mundo da computação, provavelmente desde o advento dos computadores digitais nos anos 1940 ou do transistor no final dos anos cinquenta.

[1:10] E realmente agora com essas novas tecnologias, começamos a ter a oportunidade de começar a abordar problemas que nem pensávamos ser possíveis de serem resolvidos com a geração anterior de tecnologia. Tenho orgulho de dizer que este ano marca meu 20º aniversário na IBM, e obrigado, e espero que todos vocês estejam vendo que a empresa está simplesmente tão diferente do que era até cinco anos atrás. E isso se deve em grande parte ao trabalho fundamental que realizamos na comunidade de P&D dentro da IBM.

[1:49] E francamente, a taxa e o ritmo com que estamos comercializando tecnologias. Olha, nos meus 20 anos na IBM, nunca vi comercializarmos tecnologia em um ritmo mais rápido do que estamos fazendo hoje. Gostamos de dizer que dentro da divisão de pesquisa somos o motor de crescimento orgânico da empresa e estamos realmente implacavelmente focados em como trazer as inovações que estamos desenvolvendo na comunidade de P&D e trazê-las para os produtos.

[2:21] E destaco como exemplo dessa taxa e ritmo o que fizemos este ano com IA. Quero dizer, todos sabemos que no mundo da IA, você sabe, no que diz respeito ao público, certamente entrou na imaginação pública do que é possível com essa tecnologia. Tornamo-nos profundamente apaixonados pelo papel dos modelos de fundação por vários anos dentro da divisão de pesquisa. Mas este ano comercializamos e criamos com uma intensidade sem igual, uma nova plataforma para levar IA generativa ao mundo das empresas e governos chamada watsonX.

[2:56] E conseguimos fazer isso em questão de meses. Voltando a este tema de comercializar tecnologia mais rápido do que nunca, e as pessoas estão realmente percebendo. Mas é claro que há mais. Há o mundo quântico. E olha, lembro-me de ler, você sabe, algumas décadas atrás algumas das ideias centrais em torno da ciência da informação quântica e pensando quão poderosas essas ideias se tornariam. E se você olhar para essa jornada agora, elas estão se tornando realidade. E a jornada tem sido incrível.

[3:29] Lembre-se de que fizemos notícia no contexto da indústria quântica em 2016 quando colocamos o primeiro processador quântico na nuvem e em uma semana tivemos cinco vezes mais membros que se juntaram e usuários do que esperávamos. E realmente isso marcou o momento em que a computação quântica se tornou acessível ao mundo. Primeiro mostrou a centenas, depois a milhares e, eventualmente, a quase meio milhão de pessoas que a computação quântica é algo a ser considerado, abraçado e nutrido.

[4:02] Agora, em 2017, introduzimos o Qiskit, nosso SDK Quântico de Código Aberto, e ele se tornou o ambiente de desenvolvimento de software mais amplamente usado no mundo para quântica. Na verdade, deixe-me dar uma estatística. Mais de 81% dos desenvolvedores quânticos preferem-no, assim como mais de meio milhão de usuários. Naquele mesmo ano lançamos a IBM Quantum Network, e ela explodiu. Agora temos mais de 280 membros hoje, e muitos de vocês estão aqui hoje.

[4:32] Então agradeço por isso. Em 2018, também estabelecemos os Centros de Inovação Quântica, que agora cresceram para 38 em todo o mundo. Em 2019, lançamos o IBM Quantum System One. Foi o primeiro computador quântico totalmente integrado e comercialmente disponível do mundo. E desde então temos aplicado os Quantum System Ones em todo o mundo. Agora existem System Ones na Alemanha, Japão e Canadá.

[5:05] Mais estão sendo instalados na Coreia do Sul, Espanha, Japão e aqui nos EUA. Toda essa atividade é realmente fantástica e impressionante, e é por isso que passamos a chamar esses últimos anos de era do surgimento da computação quântica. E durante esse tempo desenvolvemos mais poder de computação quântica e o colocamos nas mãos de mais pessoas do que qualquer outra pessoa na indústria. Agora, tem sido realmente notável ver os problemas que a comunidade que construímos juntos foi capaz de abordar.

[5:43] Realmente não foi fácil. E mas o que tornou possível é nossa filosofia de inovação rápida contínua em hardware e software. Em hardware compramos, trouxemos pelo menos um processador quântico a cada ano com um avanço característico. Em 2019, introduzimos o Falcon, um processador de 27 qubits. Um ano depois, o Hummingbird com 65 qubits. E em 2021, quebramos a barreira de 100 qubits com o Eagle.

[6:19] E no ano passado introduzimos o Osprey, com 433 qubits. E hoje, como prometido, estamos anunciando o Condor, com 1121 qubits em ascensão. Com o Condor, resolvemos o problema de escalonamento, de escalonamento de qubits. Agora estamos pegando esse conhecimento e aplicando-o à medida que construímos sistemas maiores. E é claro, não paramos por aí.

[6:50] Também nos dedicamos a melhorar a qualidade das portas e aumentar a profundidade do circuito. E é por isso que, por mais empolgados que estejamos com o Condor, estamos ainda mais empolgados com o Heron. Este é o Heron, o processador quântico de melhor desempenho do mundo, e o que realmente escalará a computação quântica. Enquanto o Condor removeu o obstáculo ao escalonamento, o Heron impulsiona a profundidade e a qualidade do circuito com sua tecnologia de acoplador sintonizável que tenho orgulho de apresentar hoje.

[7:29] E uau, se você olhar para as conquistas coletivas tanto em hardware quanto em software e no ecossistema, deixe-me dar uma estatística que é notável. Estes são o número de circuitos que foram executados na frota do IBM Quantum, mais de 3 trilhões deles. Então, se recapitularmos o que realizamos nos últimos anos, tem sido realmente fenomenal. E em um momento para celebrar e diríamos que essa fase marcou o surgimento da computação quântica e que é hora agora de passar para uma nova, nova era que estamos humildemente chamando de era da utilidade.

[8:10] Utilidade é o tema desta cúpula quântica. E houve um avanço chave que acreditamos ter marcado a transição para esta nova e emocionante era. Em junho, a equipe publicou um avanço no escalonamento da computação quântica que foi destaque na capa da Nature. O título do artigo é Evidência de Utilidade Antes da Tolerância Total nele, nossa equipe mostrou que agora podemos executar grandes circuitos com mais de 100 qubits e um tamanho de circuito de quase 3000 portas e extrair estimativas livres de ruído deles.

[8:51] Então, simplificando, isso vai além do que você pode simular com força bruta. Computação clássica e as implicações são realmente enormes. E sei que muitos de vocês pularam nisso. Isto é o que marcou a era da utilidade. E agora a comunidade está executando experimentos em sistemas quânticos hoje que têm uma escala grande o suficiente para investigar a utilidade da computação quântica além da computação clássica de força bruta.

[9:24] E com esta nova era, também trazemos um novo sistema. Portanto, também é meu privilégio revelar a vocês um sistema como nenhum outro em existência, um computador com uma arquitetura poderosa o suficiente, modular e flexível o suficiente para crescer conosco à medida que continuamos avançando nesta jornada. Então diga olá ao IBM Quantum System Two.

[9:54] Ele é resfriado primariamente e executando problemas de mais de 100 qubits logo ao norte de nós no TJ Watson Research Center em Yorktown Heights, Nova York. Olha, este não é o seu sistema autônomo típico. Este é verdadeiramente um sistema modular que nos permite conectá-los em sistemas quânticos maiores e mais poderosos. É por isso que o chamamos de bloco de construção da supercomputação centrada em quântica. Eu realmente acredito que esta era da utilidade consolidará o IBM Quantum como uma ferramenta importante para a ciência e os negócios, e estamos trazendo esta tecnologia para todos vocês o mais rápido que estamos inovando.

[10:40] Mas olha, um sistema no final é tão poderoso e útil quanto o tornamos, impulsionado pela simplicidade. E é por isso que estamos trazendo o poder do Watson e da IA generativa para tornar nossos sistemas quânticos e o Qiskit cada vez mais fáceis de usar. Estou mostrando a vocês aqui um protótipo inicial, ainda não totalmente pronto para o horário nobre, mas eu queria que vocês vissem o futuro hoje. Aqui você vê que pode usar prompts em linguagem natural para gerar código Qiskit.

[11:14] E este é apenas o começo. Imagine como a plataforma será nos próximos anos à medida que trouxermos e traremos todo o poder da IA para nossa plataforma quântica. Então esta é a IBM de hoje, mais focada, mais rápida, mais aberta do que nunca. E é realmente um momento incrível e parece muito diferente do que já fizemos antes.

[11:44] Nosso CEO expressa que a IBM é uma empresa de nuvem híbrida e IA. Mas não se engane, quando tudo isso estiver dito e feito, a IBM será uma empresa de nuvem híbrida, IA e Computação Quântica, uma empresa dedicada a aperfeiçoar cada uma dessas poderosas plataformas de computação, mas também as ferramentas para poder combiná-las e estendê-las para alcançar e resolver problemas além do que sabemos ser possível.

[12:17] E vocês, meus amigos, farão parte dessa jornada e dessa missão. E nessa nota, quero passar para o grande Jay Gambetta, que vai subir ao palco e compartilhar com vocês todo o outro trabalho incrível e grandes avanços que nos trouxeram todos aqui hoje. Obrigado. Obrigado Dario. Obrigado, Dario.

[12:47] Bom dia a todos e bem-vindos à Cúpula Quântica da IBM. Muito obrigado por se juntarem a nós em nossa missão de levar a computação quântica útil ao mundo e tornar o mundo seguro quântico. É ótimo ver muitos de nossos clientes e parceiros aqui. Sem vocês, o IBM Quantum não seria possível. Muitos de vocês estão conosco há algum tempo, mas há muitos rostos novos. Então eu queria tirar um momento e apenas reconhecer nossos novos clientes e parceiros.

[13:19] Damos as boas-vindas aos centros de computação quântica com BasQ, RPI e RIKEN. Também damos as boas-vindas aos novos Centros de Inovação Quântica com NQCC, KQC e a Universidade de Copenhague. Nossos novos parceiros comerciais são EY, Desculpe, KPMG, T-systems e SAP, e nossos novos clientes da indústria são Banco Bradesco, Dow, Hyundai, Israel Aerospace Industries, Itau, desculpe, Moderna, Mitsubishi, Electronic, Pfizer e Truist.

[13:53] Obrigado a todos. Então agora vamos começar. Como Dario disse, entramos em uma nova era na história da computação quântica. E chamamos esta era de era da utilidade. Fizemos muito trabalho importante. Aprendemos muito sobre aplicações de computação quântica, por exemplo, e simulação de natureza com estrutura, busca e otimização. E nós, como comunidade, publicamos milhares de artigos.

[14:26] Acho que 2.5 mil artigos estão sendo publicados, mas há muito mais que podemos fazer. Até recentemente, podíamos executar a maioria dos experimentos em um laptop como um ou como este gráfico mostra. Até mesmo um 1981 IBM PC. Precisamos de uma mudança disruptiva se quisermos extrair utilidade do quântico. E no início deste verão publicamos um artigo que muda isso. Chamamos de artigo de utilidade.

[14:57] Mostramos que o Quantum pode abordar problemas além dos métodos clássicos de computação de força bruta. E é isso que queremos dizer com utilidade quântica. Penso na utilidade como o primeiro marco no caminho para a vantagem quântica. Chegamos aqui graças aos novos métodos de supressão e mitigação de erros. E em quatro anos, conseguimos aumentá-la mil vezes. Agora podemos executar milhares de portas. E quero que vocês mantenham isso em mente pelo resto do dia.

[15:31] E, além disso, nesta era de utilidade, estamos começando a tratar o Quantum como a fonte da verdade. E os métodos clássicos servem apenas para verificar nossos resultados. E não acredite apenas na minha palavra. Estas são as palavras de muitos artigos que simularam os resultados deste artigo da Nature. Mas o que é ainda mais importante é que no verão passado, vimos pelo menos mais seis experimentos de utilidade que executaram circuitos quânticos com mais de 100 qubits e usando centenas ou até milhares de portas.

[16:04] Esses experimentos estão avançando campos que vão além da computação quântica. Eles estão usando a computação quântica para... a computação quântica agora é uma ferramenta para descobertas. Descobrindo em domínios científicos como ciência dos materiais, matéria condensada e física de partículas. E estamos começando a ver essa mudança disruptiva. Do que eu estava falando. A comunidade está usando computadores quânticos para fazer coisas além do que podemos fazer com a simulação clássica.

[16:36] E espero que você se junte a essa onda de mudança disruptiva. Você pode começar a usar o quantum para explorar reinos científicos que não eram acessíveis antes. Gosto de dizer: se você não está usando 100 qubits, você não está fazendo quantum. Então vou trazer Rajeev ao palco para falar sobre o que vem a seguir no hardware.

[17:13] Obrigado, Jay. Bom dia a todos. Vou falar um pouco sobre alguns dos sistemas que montamos para esta era de utilidade. Certo. Então vocês provavelmente já viram este roteiro que mencionamos no passado e que temos executado nos últimos anos. Desde nosso processador Eagle de 127 qubits lançado há alguns anos até nosso sistema Osprey de 433 qubits anunciado no ano passado.

[17:48] Continuamos a entregar essas inovações, mas estou muito animado para compartilhar hoje estes resultados empolgantes do trabalho que fizemos em sistemas quânticos este ano. E temos dois para falar. Primeiro, nesta área, estivemos levando a escala ao limite, e fizemos isso com o Condor, o maior processador de computação quântica do mundo.

[18:19] Sem palmas. Certo. Mas o Condor é resultado da nossa exploração em escala de chip único. E capacidade de refrigerador, ele leva aos limites quantos qubits podem ser colocados em um único chip e a capacidade de produzir esses qubits. Para que funcionem dia após dia, o que posso dizer que não é uma tarefa trivial. Com o Condor, perguntamos: quais são nossos desafios para encaixar mais de mil qubits em um chip e em um refrigerador? Por exemplo, à esquerda, você verá como adicionamos camadas de fiação de metal supercondutor para resolver o problema de densidade.

[19:05] E à direita você verá uma métrica chave de tempo de coerência é muito semelhante entre o Condor e o Osprey, que foi nosso processador de 433 qubits no ano passado. Então o aprendizado em escala que buscávamos neste chip está tendo um começo promissor e estamos muito animados com isso. Então, resumindo, o Condor é nosso chip de 1121 qubits. Ele apresenta um aumento de 50% na densidade de qubits e mais de uma milha, uma milha, pense nisso, de IO flexível de altíssima densidade para entrega de sinais, tudo dentro de um único refrigerador. Uau.

[19:54] Então a tecnologia que colocamos no Condor nos ajudou a descobrir uma peça chave do quebra-cabeça para resolver o problema de escala. E isso está para trás. Mas a partir de nossos experimentos de utilidade, sabemos que a profundidade e a qualidade das portas importam. E é aí que o próximo passo da nossa jornada nos leva. Não me interpretem mal, estamos super animados com o Condor, mas o que realmente estamos muito, muito animados é com o Heron.

[20:28] E aqui está ele, meu adorável assistente, Jay. Eles vão mostrar a vocês um processador Heron real trazido aqui especialmente para vocês. Sim. Obrigado. Certo. Heron é um chip de 133 qubits. Aprendemos com nossa experiência com qubits de frequência fixa com um toque, tornando os acopladores ajustáveis para nos dar a flexibilidade que precisamos. Um pouco de lição de história. Em 2019, quando percebemos que tínhamos que fazer algo diferente, a equipe realmente voltou à prancheta para explorar novas arquiteturas de portas.

[21:07] Os resultados que vocês estão prestes a ver refletem os frutos desse trabalho. Este é nosso primeiro chip Heron, codinome Monte-Carlo, e já está mostrando melhorias significativas em relação ao nosso melhor Eagle. Tem metade da taxa de erro de porta e algumas fidelidades na casa dos três noves. É incrível. Mas o mais importante, eliminamos virtualmente o crosstalk. Certo, vou falar um pouco sobre isso.

[21:39] E tem uma melhoria significativa no tempo de porta. Isso vai dar aos nossos usuários uma enorme vantagem na era de utilidade e nos dar uma base sólida para onde podemos continuar a escalar nossos processadores modulares. Incrível. E agora vou mostrar nos próximos slides quanta melhoria o Heron realmente trouxe. Então esta é uma medição para avaliar o crosstalk entre qubits, certo? Vocês verão duas curvas à direita, a cinza é a operação de qubit isolado.

[22:15] E a linha mais escura é onde você endereça múltiplos qubits. Vocês verão que nosso melhor sinal do Eagle degrada claramente ao longo do tempo. Na operação multi-qubit. Isso não é o que queríamos. E agora você olha o Heron em uma operação muito semelhante, ele quase não mostra efeito, mal uma mudança. Isso é um grande negócio. Então o que tudo isso significa para nossos usuários?

[22:46] Certo. O gráfico mostra uma métrica que acreditamos refletir a proposta de valor de um processador de escala de utilidade. Não queríamos olhar apenas nossos melhores qubits. Queríamos olhar todos os nossos qubits em uma cadeia. Com o Eagle, você pode voltar dois anos atrás, começamos com cerca de 10% de erro por porta em camadas. Nos últimos dois anos, conseguimos reduzir esse número para a faixa de 2 a 3%, mas isso realmente não é onde queremos chegar.

[23:18] Em breve, com o Heron, mostramos uma melhoria de 3x no erro por qubit para essas longas cadeias de qubits. Isso vai ser enorme. Agora vocês verão alguma diferença nos dois, os pontos azuis e cinzas que refletem a diferença entre a cadeia de 80 qubits e a cadeia de 100 qubits. Nosso objetivo é fazer com que ambos pareçam iguais perto de onde está a barra cinza, e é isso que estamos no processo de melhorar.

[23:51] E nossa próxima versão. Agora vamos olhar o desempenho. O desempenho do Heron novamente é marcadamente melhor que o do Eagle. Isso nos permite executar muito mais portas, possibilitado pelo menor tempo de porta. Vocês veem alguns números ali. Essas são estimativas muito boas, mas nos dão uma pista muito, muito clara para nosso objetivo de 5000 portas e além. E vocês verão muito disso pelo resto do dia.

[24:22] Então, como juntar tudo? Certo. Você tem esses números bonitos. O que isso significa quando os usuários estão usando esses processadores? Vocês verão que o Heron está mostrando melhorias reais de desempenho, onde nossos usuários se importam. Vocês já ouviram sobre o artigo de utilidade de Dario e Jay, onde usamos técnicas semelhantes de mitigação de erros, e mostra uma melhoria de 3 a 6x sobre o Eagle que utilizamos naquele artigo. Isso é enorme. Essa melhoria se torna ainda mais perceptível para experimentos mais longos.

[24:59] E agora a melhor parte. Estou animado para anunciar que nosso primeiro sistema Heron para cliente, chamado IBM Torino, já está disponível como dispositivo exploratório em nosso data center de Nova York. Ele tem uma taxa de erro de cadeia longa de 100 qubits menor que 0.8%. Nosso melhor sistema de todos os tempos. Estamos super animados para ver como vocês o usam.

[25:30] Olha, este é um ótimo exemplo de quatro anos de pesquisa e engenharia que impulsionarão o restante do nosso roteiro. Acreditamos fortemente que temos os qubits certos e as portas certas para tornar isso realidade. Obrigado por ouvir, e vamos devolver a palavra ao Jay. Até mais! Sim, obrigado, Rajeev.

[26:01] Então o hardware está realmente ótimo. Algumas das portas são tão boas quanto três noves, e vocês veem nosso foco em fazer o dispositivo inteiro funcionar em grande escala. Mas vocês estão todos aqui porque geralmente temos essa tradição de marcar o roteiro. Então, ao roteiro. Agora podemos marcar o Condor e o Heron. Se eu clicar no botão, podemos marcar o Heron. Agora estamos nesta era de utilidade.

[26:33] O foco precisa ser desempenho, estabilidade e confiabilidade. Era de utilidade significa que precisamos que nosso software suporte cargas de trabalho em escala de utilidade. E isso significa que precisamos elevar o Qiskit. Estou realmente animado para trazer Jessie ao palco para explicar o que isso significa. Obrigado. Obrigado, Jay. Bom dia a todos. Estou aqui para falar sobre o Qiskit.

[27:06] O Qiskit tem sido o padrão de facto para criar, otimizar e executar circuitos e operadores quânticos. Na verdade, o Qiskit é o SDK preferido pela grande maioria dos programadores quânticos. O sucesso do Qiskit se deve em parte ao seu modelo escreva uma vez e execute em qualquer lugar, que suporta a maioria dos principais fornecedores e arquiteturas de hardware quântico, e agora temos o orgulho de anunciar que no próximo ano o Qiskit dará um grande passo à frente com o lançamento do Qiskit 1.0.

[27:44] Esta nova versão oferecerá ainda mais melhorias em desempenho, estabilidade e confiabilidade. De agora em diante, pensamos em executar uma aplicação quântica com um padrão de quatro etapas. E agora quero contar como o Qiskit pode ajudar você a implementar esse padrão. A etapa um é mapear problemas para circuitos e operadores quânticos. O Qiskit tem kits de ferramentas ricos para construir eficientemente esses circuitos e operadores, e o Qiskit 1.0 adicionou suporte nativo para circuitos dinâmicos, como loops, ramificações e expressões clássicas.

[28:22] Também fez melhorias significativas no uso de memória, reduzindo-o em até 55% em comparação com um ano atrás. A etapa dois é otimizar as entradas. O transpilador Qiskit é uma ferramenta líder do setor para converter circuitos para respeitar as restrições do hardware alvo. Além disso, o transpilador Qiskit tem um gerenciador de passes que dá a você a flexibilidade de personalizar ainda mais a otimização que deseja aplicar aos seus circuitos e no Qiskit 1.0, vemos uma melhoria substancial tanto em velocidade quanto em qualidade para o transpilador.

[29:00] O Transpilador Qiskit agora é 16 vezes mais rápido que um ano atrás e pode gerar 23% menos portas de dois qubits do que outro kit de ferramentas bem conhecido. Também começamos a experimentar o uso de IA para melhorar ainda mais o processo de transpilação. Isso pode ser facilmente acoplado ao transpilador Qiskit existente. Graças à flexibilidade de seu gerenciador de passes, usando uma abordagem de aprendizado por reforço, vimos uma melhoria de 20 a 50% tanto na profundidade do circuito quanto nas contagens de c-not em comparação com algoritmos heurísticos no Qiskit.

[29:38] A versão alfa deste novo transpilador de IA está disponível hoje. E, finalmente, a etapa três é executar esses circuitos otimizados em primitivas. As duas primitivas que temos hoje, sampler e estimator, encapsulam as consultas mais comuns a um processador quântico. No Qiskit 1.0. Tratamos suas interfaces para torná-las mais simples, mais consistentes e mais eficientes no Qiskit Runtime. Agora suportamos três modos diferentes de execução: job único, lote e sessão.

[30:17] Executar um job autônomo era a maneira tradicional de executar circuitos quânticos em dispositivos pequenos, e ainda pode ser útil para testes e depuração. No ano passado, introduzimos sessões, que permitiam que cargas de trabalho iterativas fossem concluídas sem atrasos de fila para cada iteração. Uma única sessão, no entanto, pode não ser longa o suficiente para uma carga de trabalho da vida real nesta era de utilidade. Então, uma sessão pode em breve ser estendida com múltiplas janelas ativas para acomodar computações longas.

[30:52] Este ano também adicionamos o lote, que permitia enviar várias consultas não iterativas de uma vez. E agora, com o modo de execução em lote, suas cargas de trabalho podem ser executadas até cinco vezes mais rápido graças ao paralelismo com threading. Obrigado a todos. E agora, de volta ao Jay. Obrigado. Lá vamos nós.

[31:23] Então, há muitas atualizações chegando ao nosso software. Mas, novamente, temos que ir ao roteiro. O que prometemos no Roteiro eram primitivas encadeadas. O que entregamos é um conjunto de modos de execução. Nós os chamamos de trabalho único, lote e sessões. E assim, com isso, podemos marcar os modos de execução. Então, agora que entramos nesta nova era, as pessoas estão usando a computação quântica para fazer mais ferramentas com descoberta.

[31:58] Isso significa que estamos vendo usuários adicionais com necessidades e requisitos adicionais. E é um prazer trazer Paul ao palco para falar sobre como estamos apoiando esses novos usuários. Você, Jack. Obrigado. Bom dia a todos. Então, à medida que nosso hardware e software continuam a melhorar, eles abrem novas oportunidades para os usuários integrarem a computação quântica em sua plataforma.

[32:33] Ter entrado na Era da utilidade abriu um novo conjunto de usuários que chamamos de cientistas computacionais quânticos. Agora, um cientista computacional quântico não está interessado no hardware quântico em si, mas sim em utilizar uma máquina para resolver uma tarefa computacional distinta. Esses cientistas computacionais quânticos valorizam desempenho, compatibilidade e facilidade de uso acima de tudo, e pensar em como tentar satisfazer essas necessidades quando se trata de algoritmos e aplicações quânticas nos trouxe à ideia de um padrão Qiskit.

[33:05] Um padrão Qiskit é a sequência de quatro etapas que todos os algoritmos e aplicações quânticas devem seguir. Na etapa um, geramos circuitos quânticos e operadores, muito provavelmente a partir de dados de entrada clássicos. Na etapa dois, pegamos esses objetos quânticos e os otimizamos para execução em hardware quântico. A etapa três executa nosso experimento usando as primitivas Qiskit das quais ouvimos falar, e finalmente é a etapa quatro, nós pós-processamos a saída da primitiva. Ok, agora os padrões Qiskit são mais do que apenas uma coleção de etapas.

[33:36] Eles fornecem uma estrutura lógica a partir da qual podemos começar a explorar a escrita de algoritmos e aplicações em escala. Certo. Primeiro, quando você pensa em termos de etapas, você destaca os blocos de construção fundamentais dos quais os fluxos de trabalho quânticos são construídos e como alavancar esses componentes para criar um conjunto diversificado de rotinas quânticas. Eles também permitem a conteinerização. Um padrão Qiskit forma um programa quântico inteiro, e podemos começar a aprimorar fluxos de trabalho pré-existentes com componentes quânticos.

[34:06] E, finalmente, eles permitem a abstração dos circuitos quânticos nos operadores, aliviando os usuários de trabalhar no nível do código de montagem quântica. Ok. Para ver como tudo isso funciona, vamos dar uma olhada em um padrão projetado para química quântica. Certo. Então aqui está. Você vê, novamente, as quatro etapas; agora cada Etapa é composta por uma coleção de blocos onde cada bloco executa uma tarefa singular. Esses blocos podem ser feitos pela IBM, por provedores terceiros ou até mesmo por colaboradores de código aberto. Se, por exemplo, quisermos mudar como o circuito e o operador neste problema são construídos, é uma simples troca de dois blocos, deixando o resto do padrão inalterado.

[34:46] Podemos ir um passo além e dizer: vamos mudar o otimizador clássico usado na etapa três, e isso também é fácil de fazer. No entanto, neste exemplo particular, o otimizador em si não é um bloco de construção. Isso ocorre porque os padrões Qiskit visam alavancar estruturas de software pré-existentes, como os otimizadores do Scipy neste caso, e construir apenas a funcionalidade central necessária para a aceleração quântica direcionada. Essa abordagem direcionada é útil ao olhar para fluxos de trabalho empresariais pré-existentes, onde apenas uma pequena porção da rotina geral é passível de uma solução quântica.

[35:23] Usando as mesmas entradas e saídas do fluxo de trabalho original. Um padrão Qiskit pode ser adaptado a casos de uso específicos em pipelines, simplificando o processo de desenvolvimento e integração. E, finalmente, os padrões Qiskit são projetados para serem usados em escala. Eles podem ser aprimorados com informações sobre gerenciamento de recursos. Assim, otimizando sua execução. Um padrão pode ser carregado em uma infraestrutura de computação heterogênea, como o quantum serverless, permitindo uma execução simplificada.

[35:55] E, finalmente, nosso padrão pode ser executado sem supervisão e utilizado por usuários finais sem nenhum conhecimento de computação quântica. Ok, então agora este é um gostinho de para onde estamos indo com os padrões Qiskit e o design escalável de algoritmos e otimização. E vamos começar a lançar esses componentes a partir do próximo ano. No entanto, com o Quantum serverless já em beta, você pode começar a se preparar para isso hoje. Então, muito obrigado.

[36:29] Obrigado, Paul. Então, como vocês veem, estamos realmente tentando tornar a quântica sem atrito. No roteiro, dissemos que introduziríamos funções quânticas protótipo e agora vocês veem que estamos começando a definir isso com o que queremos dizer com padrões Qiskit. Então, para o roteiro, para marcar o progresso, agora temos uma maneira protótipo de criar o que eu imagino serem funções de software do futuro e o quantum serverless.

[37:00] Então, o artigo de utilidade tem sido o foco principal desta palestra até agora. Mas fizemos outro anúncio este ano. Lançamos um novo código de correção de erros. É um novo código de verificação de paridade de baixa densidade que na verdade chamamos de código bruto. Este novo código requer ordens de magnitude menos qubits do que o código de superfície, e escala de forma mais eficiente. Mas implementar este código requer nova inovação. Precisamos de um novo tipo de acoplador para conectar qubits que estão mais distantes no chip.

[37:31] Nós os chamamos de c acopladores. Isso requer mais conectividade em nossos qubits. Grau seis. Então aqui está nosso objetivo final. Precisamos de um sistema que tenha c acopladores para permitir conexões quânticas de longo alcance no chip, a fim de implementar o código. Precisamos de l acopladores para criar sistemas de grande escala e transferir informações quânticas entre os chips. E precisamos de m acopladores para transferir informações de curto alcance entre os chips para fazer chips maiores a partir de chips menores.

[38:06] Espero que vocês tenham visto que já provamos que há muita utilidade a ser obtida antes da tolerância total. E agora temos um código que escala melhor do que o código de superfície, o que significa que a correção de erros está mais próxima do que pensávamos. Mas atualmente não temos um caminho para a correção de erros em nosso roteiro. E isso significa que vamos precisar de um roteiro maior.

[38:38] Aqui está nosso novo roteiro. Vamos fazer um tour. Vamos fazer um tour pelo nosso roteiro de desenvolvimento. Ele traça o caminho a seguir para nossos sistemas e serviços voltados ao cliente. Aqui você vê, na verdade estamos mostrando o número de portas que nossos processadores podem executar em um único circuito para os próximos cinco anos.

[39:13] Desculpe. Aqui agora mostramos o número de portas que você pode executar em um único circuito em vez do número de qubits. E para os próximos cinco anos, vamos abordar exatamente essa qualidade em vez de escala. Isso porque acreditamos que resolvemos o escalonamento de chip único com o condor. Temos as ferramentas de que precisamos para construir sistemas maiores. O desafio maior são as ferramentas de que precisamos para utilidade e para continuar melhorando a qualidade. Então estamos colocando isso em primeiro plano.

[39:46] nos próximos cinco anos, vamos triplicar o número de portas que nossos processadores podem executar. Além disso, o Flamingo também inclui essa comunicação quântica, e seremos capazes de trazer pelo menos sete QPUs conectadas ou trabalhando juntas para criar um sistema de milhares de qubits. Mas então algo grande acontece em 2029. Temos o Starling. Você pode ver um salto acentuado até 100 milhões de portas.

[40:18] Para mim, isso vai ser muita precisão algorítmica que podemos codificar em nossos circuitos. Starling vai ser um grande, um realmente grande negócio. Vai exigir muitas novas tecnologias, e vamos pegar todas essas tecnologias e colocá-las em um sistema implantável. Sim, isso é correção de erros. Vamos dizer que em 2029 teremos o primeiro sistema com correção de erros.

[40:49] Também vamos até 2033 para mostrar nossos planos detalhados de como vamos escalar para 1 bilhões de portas. Mas percebemos que precisamos de mais do que um roteiro de desenvolvimento. Então estamos introduzindo o que chamamos de roteiro de inovação. na IBM. Como vocês sabem, estamos comprometidos em ser transparentes sobre nosso progresso. Queremos que vocês confiem que estamos fazendo progresso e esperamos que vocês façam essa jornada conosco.

[41:21] Então, como eu disse antes, para alcançar o starling, vamos precisar desenvolver acopladores m, acopladores L e acopladores C. Vamos construir os acopladores L no Flamingo. Vamos construir os acopladores M no crossbill e vamos construir os acopladores C no kookaburra. combinados com nossas inovações de software, isso vai nos manter no caminho rumo à computação quântica útil. Na verdade, estamos colocando muito mais no kookaburra. Isso inclui acopladores c, os acoplamentos de grau seis, o software para decodificação e a lista continua e continua.

[41:51] Então espero que vocês aceitem que, em vez de entregar o Kookaburra no 2025 planejado, estamos movendo-o para 2026 para que possamos incorporar todos esses efeitos. As inovações do roteiro vão borbulhar para o roteiro de desenvolvimento e eventualmente se tornarão disponíveis para nossos clientes. Os acopladores que construímos com Flamingo, Crossbill e Kookaburra nos permitirão introduzir a correção de erros. Com o starling.

[42:23] E com isso, o caminho está claro para estender a utilidade quântica. Obrigado. De nossos usuários, aprendemos. Aprendemos muito sobre as cargas de trabalho que as pessoas querem executar. E agradecemos por isso. Agora sabemos que executar um único circuito não é suficiente. Você quer executar vários em paralelo e com computações clássicas simultâneas.

[42:54] Esta é a supercomputação centrada em quântica que Dario mencionou em sua palestra. É isso que impulsiona a visão por trás de todas as atualizações que você viu hoje. Então, só para recapitular, um, temos o IBM quantum system two. Para mim, parece incrível. É modular e continuará nos escalando para o futuro. E o primeiro já tem três herons dentro dele, dois, heron, nosso sistema de alto desempenho já está fazendo cargas de trabalho de utilidade rodarem cinco vezes melhor. Mal posso esperar para ver esses resultados.

[43:24] Três, com o Condor, resolvemos o escalonamento de qubit único. quatro com suporte para paralelização. Com os modos de execução, cargas de trabalho em lote e iterativas vão rodar mais rápido. Cinco, simplificamos os algoritmos quânticos e introduzimos esse conceito chamado padrões Qiskit. Seis Criamos o quantum Serverless e ele está em beta. Isso significa que é muito mais estável e estou realmente ansioso para que vocês o vejam. Mas tudo isso estava em nosso roteiro. Espero que vocês também gostem das adições que não estavam em nosso roteiro e que revelamos a vocês.

[43:56] A primeira sendo que o Qiskit vai se tornar Qiskit 1.0. E será rápido e estável. Como Dario mencionou, foi um ano selvagem em A.I. e estamos trazendo toda a força da A.I. para simplificar como os computadores quânticos serão executados. E estamos introduzindo maneiras de usar, tipo, linguagem natural, para criar código quântico. Para mim, isso é um grande negócio. Nove. Na verdade, introduzimos e mostramos como podemos usar a A.I. para impulsionar a criação de circuitos melhores, e isso seria lançado como um serviço de transpilador em Alpha.

[44:31] Você pode começar a usá-lo agora. E, finalmente, o 10º anúncio é que agora temos um roteiro de dez anos para todos vocês que sabem o quanto levamos o roteiro a sério. Colocar um roteiro de dez anos é um grande negócio e colocar a correção de erros nele é nosso compromisso de como vamos trazer a computação quântica útil para o mundo. E com isso, gostaria de terminar dizendo que estamos na era da utilidade quântica, exatamente como dissemos em 2021, 2023 seria um grande ano.

[45:02] Temos um roteiro claro e detalhado para expandir a computação quântica. Atingimos todos os nossos marcos e agora temos sistemas capazes de explorar problemas além da força bruta da computação clássica. Agora, espero que vocês aproveitem o restante das sessões de hoje, onde verão um mergulho profundo nos tópicos que mencionei e muito, muito, muito mais. O ano da utilidade quântica chegou, e espero que vocês nos acompanhem nesta jornada. Obrigado.