Acelerando a descoberta científica com o Azure Quantum

Desde as revoluções industrial e da agricultura até a Era do Silício revolucionando como nos comunicamos, novos materiais sempre criaram pontos de inflexão para o progresso da sociedade. Avanços nesse espaço serão transformadores. Por exemplo, a indústria de transporte pode desenvolver baterias mais eficientes e poderosas.

Pesquisadores farmacêuticos podem criar medicamentos. A indústria química poderá descobrir compostos mais seguros e sustentáveis para os produtos que usamos diariamente, como eletrônicos, tintas e tecidos. E, o mais importante, os cientistas poderão resolver os desafios mais urgentes da sociedade, como reverter as mudanças climáticas e enfrentar a insegurança alimentar. 

No entanto, entender a natureza não é uma tarefa fácil. Para cálculos precisos dos estados quânticos mais complexos de moléculas, o número de estados de energia possíveis para apenas 100 elétrons pode ser maior do que o número total de átomos no universo visível. 

Inteligência Artificial

Agora, com uma nova geração de IA, os modelos da tecnologia mais avançados do mundo estão se unindo à nossa interface de usuário universal – linguagem natural – e à linguagem fundamental da natureza – química – inaugurando uma nova era de descoberta científica. E isso é apenas o primeiro passo para nos preparamos para uma transformação ainda maior à nossa frente: supercomputação quântica. 

Inovadores podem começar a experimentar com o melhor hardware quântico do mundo no Azure Quantum e se preparar para resolver problemas mais complexos quando a supercomputação quântica se tornar realidade. Estamos nos aproximando rapidamente do momento em que cientistas e empresas poderão resolver problemas anteriormente insolúveis para desbloquear o crescimento e o progresso humano. 

1. Azure Quantum Elements 

O Azure Quantum Elements acelera a descoberta científica integrando os últimos avanços em computação de alto desempenho (HPC), inteligência artificial e computação quântica. 

Com o Azure Quantum Elements, cientistas e desenvolvedores de produtos podem: 

• Reduzir o tempo para impacto e custos acelerando o pipeline de P&D e trazendo produtos inovadores ao mercado mais rapidamente, com a aceleração de projetos, desde o seu início até a conclusão, de seis meses para uma semana. 
• Aumentar drasticamente o espaço de busca por novos materiais, com potencial para escalar de milhares para dezenas de milhões. 
• Acelerar certas simulações químicas em 500 mil vezes, o que é como comprimir um ano em um minuto. 
• Se preparar para a computação quântica em escala abordando problemas de química quântica hoje com IA e HPC, enquanto experimenta com hardware quântico existente e obtém acesso prioritário ao supercomputador quântico da Microsoft no futuro. 

Usando esse sistema abrangente, os pesquisadores podem fazer avanços na química e na ciência dos materiais com escala, velocidade e precisão sem precedentes. 

Escala: Os cientistas podem entender as reações complexas necessárias para produzir um produto, encontrar novos compostos e otimizar todo o processo. Por exemplo, os cientistas agora podem usar o Azure Quantum Elements para explorar 1,5 milhão de configurações potenciais em reações complexas compostas por 50 mil etapas elementares. Os primeiros usuários já estão usando essa escala massiva para encontrar substitutos mais sustentáveis para uso em muitos produtos do dia a dia ou soluções totalmente novas para cenários inovadores. 

Velocidade: Acelera a simulação incorporando modelos especializados da Microsoft IA para química, que treinamos com milhões de dados sobre este tema. Baseamos esses modelos nas mesmas tecnologias revolucionárias que você vê em outros lugares com IA generativa. Enquanto o Copilot entende a linguagem dos humanos, o Azure Quantum Elements também entende a linguagem da natureza – a química. 

Precisão: Hoje, os cientistas estão usando modelos exclusivos de IA e escala HPC para executar simulações com níveis mais altos de precisão que não estavam disponíveis antes. O Azure Quantum Elements também integra computação clássica e quântica para fornecer uma rampa de acesso a uma precisão ainda maior de simulação. No futuro, os cientistas acreditam que um supercomputador quântico permitirá o design químico preditivo com 100X de precisão. 

Inovadores da indústria, incluindo BASF, AkzoNobel, AspenTech, Johnson Matthey, SCGC e 1910 Genetics já adotaram o Azure Quantum Elements para transformar sua pesquisa e desenvolvimento, e hoje outros podem se juntar a eles. O Azure Quantum Elements estará disponível em pré-visualização privada em algumas semanas e você pode se inscrever hoje para saber mais. 

2. Copilot no Azure Quantum 

Ajuda os cientistas a usar a linguagem natural para raciocinar e entender problemas complexos de química e ciência dos materiais. 

Também pode realizar tarefas complexas em cima de uma estrutura de supercomputação em nuvem, IA avançada e quântica, todas integradas com as ferramentas que usam hoje. Ele pode gerar os cálculos e simulações subjacentes, consultar e visualizar dados e ajudar a obter respostas guiadas para conceitos complicados. 

Assim como o Copilot em outros produtos da Microsoft está transformando o desenvolvimento de software, a produtividade e a pesquisa, nossa ambição é que o Copilot no Azure Quantum transforme e acelere a descoberta científica – seja criando produtos mais seguros e sustentáveis, acelerando a descoberta de medicamentos ou resolvendo os desafios mais urgentes do planeta. 

Ele ajuda as pessoas a aprenderem sobre computação quântica e a escreverem código para os computadores quânticos de hoje. Ele fornece uma experiência totalmente integrada, baseada em navegador disponível para experimentação gratuita, além de contar com um editor de código integrado e simulador quântico. Projetamos isso para tornar desafios complexos mais gerenciáveis e ajudar qualquer pessoa a explorar a computação quântica, a química e a ciência dos materiais. 

3. Guia da Microsoft para um supercomputador quântico 

A fase final da evolução quântica virá quando as organizações puderem projetar com precisão novos produtos químicos e materiais com um supercomputador. Nossa indústria seguirá um caminho semelhante ao dos supercomputadores clássicos no século 20. De tubos de vácuo a transistores, passando por circuitos integrados, avanços em tecnologias paralelas permitirão escala e impacto. 

Nível 1 – Fundamental: Sistemas quânticos que funcionam em qubits físicos ruidosos, que incluem todos os computadores Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) de hoje. 

Nível 2 – Resiliente: Sistemas quânticos que operam em qubits lógicos confiáveis. 

Nível 3 – Escala: Supercomputadores quânticos que podem resolver problemas impactantes que mesmo os supercomputadores mais poderosos não podem. 

Veja Também: O Poder do Business Intelligence para o Sucesso do Seu Negócio Digital

Para alcançar a escala, é necessário um avanço fundamental na física. A Microsoft alcançou esse avanço e hoje apresentou os resultados em um estudo publicado na American Physical Society. 

Isso significa que a Microsoft alcançou o primeiro marco em direção a um supercomputador quântico. Agora podemos criar e controlar quasipartículas Majorana. Com essa conquista, estamos bem encaminhados para projetar um novo qubit protegido por hardware. Com ele, podemos então projetar qubits lógicos confiáveis para atingir o Nível Resiliente e depois progredir para atingir a Escala. 

Um supercomputador quântico será capaz de resolver problemas que são intratáveis em um computador clássico, contribuindo para a resolução dos problemas mais complexos do nosso mundo. Para fazer isso, ele deve ser performático e confiável. Os clientes precisam entender a capacidade de um sistema quântico de resolver problemas reais, desde a máquina até a sobrecarga da rede. É por isso que a medição de um supercomputador não pode se resumir à contagem de qubits físicos ou lógicos. 

Super computador

Para entender o desempenho de um supercomputador, nossa indústria precisa de uma nova medida. Para isso, estamos oferecendo a métrica de Operações Quânticas Confiáveis por Segundo (rQOPS), que mede quantas operações confiáveis podem ser executadas em um segundo. Ele considera o desempenho do sistema completo, em vez de apenas o desempenho do qubit, para que haja garantia de que o algoritmo será executado corretamente. 

Nossa indústria ainda não fez a transição da era NISQ e, portanto, todos os computadores quânticos de hoje estão no Nível 1 com um rQOPS zerado. O primeiro supercomputador quântico precisará de pelo menos 1 milhão de rQOPS e escalará para mais de 1 bilhão, para resolver problemas impactantes de química e ciência dos materiais. 

Acelerando a descoberta científica juntos 

Com o advento de qualquer tecnologia inovadora, existem riscos que precisam ser planejados e mitigados. Os princípios fundamentais de IA da Microsoft se aplicam ao quântico também. À medida que desenvolvemos novos serviços como o Azure Quantum Elements e projetamos nosso primeiro supercomputador quântico, aplicaremos medidas adicionais de rigor incorporando feedback durante todo o processo. 

Também estamos nos preparando agora para um futuro seguro para a computação quântica. A Microsoft tem um plano abrangente para garantir que todos os nossos serviços permaneçam seguros e está fazendo parceria com nossos clientes e a indústria para apoiar essa importante transição. 

A oportunidade à nossa frente é imensa. Cientistas e empresas revolucionarão os blocos de construção dos produtos do dia a dia para inaugurar uma nova era de inovação e crescimento econômico. Juntos, podemos comprimir os próximos 250 anos de química e ciência dos materiais nos próximos 25. 

Fontes: News Microsoft

*Por Jason Zander, vice-presidente Executivo da Microsoft