Como os bits quânticos superposicionados e os qubits que eles contêm, os computadores quânticos estão em dois estados simultaneamente. Ambos estão e não estão prontos para o Data Center.

Por um lado, a maioria dos fabricantes de computadores quânticos tem pelo menos um sistema que os clientes podem acessar por meio de um portal de nuvem a partir de algo que pelo menos se assemelha ao espaço em branco de TI. Alguns estão até vendendo seus primeiros sistemas para os clientes hospedarem no local, enquanto pelo menos uma empresa está em processo de implantação de sistemas em instalações de colocation de varejo.

Mas essas empresas ainda estão descobrindo o que realmente significa colocar essa máquina no espaço de produção. Algumas empresas afirmam ser capazes de colocar sistemas de baixo qubit em fatores de forma prontos para rack, mas à medida que escalamos, as máquinas quânticas provavelmente crescerão, com vários sistemas no local conectados em rede.

Diferentes tecnologias exigem infraestrutura de suporte díspar e têm suas próprias fraquezas em relação à sensibilidade. À medida que nos aproximamos provisoriamente da era da “supremacia quântica” – em que os computadores quânticos podem superar a computação tradicional baseada em silício em cargas de trabalho específicas – permanecem questões sobre como será a pegada física para esta nova era da computação e como os computadores quânticos se encaixarão nos Data Centers hoje e no futuro.

A pegada atual do Data Center quântico

Os computadores quânticos estão aqui e disponíveis hoje. Eles variam em tamanho e fator de forma dependendo de qual tipo de tecnologia quântica é usada e quantos qubits – a versão quântica de bits binários – um sistema é capaz de operar.

Embora os sistemas quânticos de hoje sejam atualmente incapazes de superar os sistemas de computação baseados em silício “clássicos”, muitas startups no espaço estão prevendo que está para chegar em breve o dia em que as unidades de processamento quântico (QPUs) encontrarão casos de uso onde possam ser úteis.

Assim como na TI tradicional, há várias maneiras de acessar e usar computadores quânticos. A maioria dos principais fornecedores de computação quântica está buscando uma estratégia tripla de oferecer sistemas locais aos clientes, sistemas de acesso em nuvem e dedicados hospedados nas próprias instalações das empresas quânticas e acesso à nuvem por meio de um fornecedor de nuvem pública.

A AWS oferece acesso a vários computadores quânticos de terceiros por meio de seu serviço Braket, lançado em 2019, e empresas como Microsoft e Google têm ofertas semelhantes.

Até onde a DCD entende, todos os sistemas quânticos de terceiros oferecidos em nuvens públicas ainda estão hospedados nas instalações da empresa de computação quântica e servidos por meio das redes do fornecedor, por meio de APIs. Nenhum que conhecemos está nos Data Centers de um fornecedor de nuvem.

As empresas de nuvem também estão desenvolvendo seus próprios sistemas, com os esforços da Amazon baseados no AWS Center for Quantum Computing, inaugurado em 2019 perto do campus da Caltech, no sul da Califórnia.

A IBM oferece acesso à sua frota de computadores quânticos através de um portal, com a maioria de seus sistemas alojados em um Data Center da IBM em Nova York. Uma segunda instalação está sendo desenvolvida na Alemanha.

A Big Blue também entregou uma série de computadores quânticos no local para clientes, incluindo a sede da Cleveland Clinic em Cleveland, Ohio, e as instalações da Fraunhofer Society fora de Stuttgart, Alemanha. Vários outros sistemas dedicados estão programados para serem hospedados nas instalações da IBM no Japão e Canadá para clientes específicos.

Muitas das empresas quânticas menores também operam espaço em branco de Data Center em seus laboratórios à medida que procuram desenvolver suas ofertas.

A IonQ, listada na NYSE, atualmente opera um local de fabricação e um Data Center em College Park, Maryland, e está desenvolvendo um segundo local fora de Seattle, em Washington. Ela oferece acesso a seus oito sistemas operacionais por meio de sua própria nuvem, bem como por meio de fornecedores de nuvem pública, e assinou acordos para fornecer sistemas locais.

A Rigetti, listada na Nasdaq, opera instalações em Berkeley e Fremont, Califórnia. Em Berkeley, a empresa opera cerca de 372 metros quadrados de espaço de Data Center, hospedando 10 refrigeradores de diluição e racks de computação tradicional; mais seis geladeiras estão localizadas na fábrica da QPU em Fremont para testes. Atualmente, a empresa tem o Aspen M3 de 80 qubits online, implantado em 2022 e disponível por meio de nuvens públicas. O Ankaa-1 de 84 qubits foi lançado no início desse ano, mas foi tirado temporariamente do ar, enquanto o Ankaa-2 deveria ficar online antes do final de 2023. A Oxford Instruments, fornecedora de geladeiras Rigetti, também está hospedando um sistema em sua sede no Reino Unido em Oxfordshire.

A startup QuEra opera um laboratório e um Data Center perto do rio Charles, em Boston, Massachusetts. A empresa oferece acesso ao seu sistema Aquila único de 256 qubits por meio do AWS Freirot, bem como seu próprio portal da web. A empresa tem outras duas máquinas em desenvolvimento.

A empresa britânica Oxford Quantum Circuits (OQC) opera o sistema Sophia, de 4 qubits, hospedado em seu laboratório no Thames Valley Science Park, em Reading. Ela oferece acesso a seus sistemas a partir de sua própria nuvem privada e acesso ao seu computador quântico Lucy de 8 qubits via AWS. Também está em processo de implantação de sistemas em duas instalações de colocation no Reino Unido e no Japão - que entraram em operação desde a escrita dessa reportagem.

Com sede em Berkeley, Califórnia, a Atom Computing opera um protótipo de sistema de 100 qubits e tem dois sistemas adicionais em desenvolvimento em suas instalações em Boulder, Colorado. No curto prazo, a empresa deve oferecer acesso ao seu sistema por meio de um portal em nuvem, seguido de nuvem pública e, finalmente, oferecendo sistemas on-premise. O NREL é um dos primeiros clientes.

A unidade Quantinuum da Honeywell opera a partir de uma instalação em Denver, Colorado, onde o Business Insider informou que a empresa tem dois sistemas em operação e um terceiro em desenvolvimento. O sistema H2 de 32 qubits supostamente ocupa cerca de 200 pés quadrados de espaço. O primeiro sistema H1 de 20 qubits foi lançado em 2020.

Computadores quânticos: Cloud versus on-prem

Como em qualquer discussão nuvem versus on-premise, não há uma resposta única para qual é a abordagem certa.

As empresas que não querem o custo e a complexidade potencial de abrigar um sistema quântico podem optar por seguir o caminho da nuvem. Isso oferece acesso imediato a sistemas relativamente baratos, dando aos governos e empresas uma maneira de explorar os recursos do quantum e testar alguns algoritmos.

A compensação é o acesso limitado com base em horários e filas – um bloqueador para qualquer uso de produção do mundo real – e potencialmente latência e complexidades de entrada/saída.

A nuvem – seja via fornecedor público e direto das empresas quânticas – é atualmente de longe a maneira mais comum e popular de acessar sistemas quânticos enquanto todos ainda estão na fase experimental.

Existem várias tecnologias e algoritmos, e infinitos casos de uso potenciais. Embora os usuários finais continuem a explorar seu potencial, o custo de comprar um sistema dedicado é uma venda difícil para a maioria; os preços para comprar até mesmo sistemas qubit de um dígito podem chegar a mais de um milhão de dólares (5 milhões de reais).

“Ainda é muito cedo, mas a demanda existe. Muitas empresas estão realmente focadas em desenvolver suas capacidades internas”, diz Richard Moulds, gerente geral da Amazon Braket na AWS. “No momento, ninguém quer ficar preso a uma tecnologia. Os dispositivos são muito diferentes e não está claro qual dessas tecnologias prevalecerá no final”.

“Mapear problemas de negócios e formatá-los de forma que eles possam executar um computador quântico não é trivial e, portanto, muitas pesquisas estão indo para a formulação de algoritmos e benchmarking”, acrescenta. “Agora é tudo sobre diversidade, sobre cobrir suas apostas e ter acesso fácil para experimentação”.

Por enquanto, no entanto, a nuvem não está pronta para cargas de trabalho quânticas em escala de produção.

“Há alguns problemas estruturais no momento na nuvem; ainda não está configurada para o quantum da mesma forma que somos classicamente”, diz o CEO da IonQ, Peter Chapman. "Hoje os rapazes da nuvem não têm computadores quânticos suficientes, então é mais como um mainframe dos velhos tempos; seu trabalho entra em uma fila e quando é executado depende de quem está na sua frente”.

“Eles não compraram 25 sistemas para conseguir baixar seus SLAs”, diz ele.

Por outro lado, eles poderiam oferecer tempo dedicado em um computador quântico, “o que seria ótimo para clientes individuais que querem executar grandes projetos, mas em detrimento de todos os outros, porque ainda há apenas um sistema”.

O equilíbrio entre nuvem e on-premise sem dúvida mudará no futuro. Se os computadores quânticos alcançarem a “supremacia quântica”, empresas e governos sem dúvida vão querer que sistemas dedicados executem suas cargas de trabalho constantemente, em vez de compartilhar o acesso em lotes.

Alguns desses sistemas dedicados serão hospedados por um fornecedor de nuvem e por meio do fornecedor de hardware como um serviço gerenciado, e alguns serão hospedados no local em Data Centers corporativos, laboratórios nacionais e outras instalações próprias.

“Cada vez mais, à medida que esses aplicativos ficam online, as corporações provavelmente precisarão comprar vários computadores quânticos para poder colocá-los em produção”, sugere Chapman. “Tenho certeza que a nuvem será a mesma; eles podem comprar, por exemplo, 50 computadores quânticos, para que possam obter um SLA razoável para que as pessoas possam usá-lo para suas cargas de trabalho de produção.”

Embora a hospedagem com terceiros venha com seus próprios benefícios, alguns sistemas podem ser usados em cargas de trabalho altamente classificadas e comercialmente sensíveis, o que significa que as entidades podem se sentir mais confortáveis hospedando sistemas no local. Alguns centros de computação podem querer sistemas on-premise como uma forma de atrair mais investimento e talentos para uma área para criar e evoluir hubs de tecnologia.

No curto prazo, a maioria das pessoas com quem a DCD conversou espera que os sistemas quânticos locais sejam o reino dos centros de supercomputação – universidades e governos – primeiro como uma maneira de aprofundar a pesquisa sobre como a tecnologia quântica e os algoritmos funcionam dentro de arquiteturas híbridas e, mais tarde, para desenvolver ainda mais as ciências.

“Pode fazer sentido para uma grande universidade nacional e um grande centro de supercomputação comprar um computador quântico porque eles estão acostumados a gerenciar infraestrutura e têm orçamentos”, diz Moulds, da Amazon.

As empresas provavelmente permanecerão usuárias de sistemas quânticos baseados em nuvem, mesmo depois que laboratórios e governos começarem a trazê-los internamente. Mas uma vez que surjam casos de uso específicos e comprovados que possam exigir acesso constante a um sistema – por exemplo, quaisquer otimizações logísticas contínuas – a probabilidade de ter um sistema local em um Data Center corporativo (e instalação de colocation) aumentará.

Embora a nuvem possa ser sempre uma maneira fácil de acessar computadores quânticos pelas mesmas razões pelas quais as empresas a escolhem hoje para computação clássica – incluindo estar mais perto de onde as empresas armazenam grande parte de seus dados – ela também pode ser uma proteção útil contra restrições de fornecimento.

“Essas máquinas são dispositivos físicos intrigantes que são realmente difíceis de fabricar, e a demanda certamente pode superar a oferta por um tempo”, observa Moulds.

“Quando chegamos ao ponto de vantagem, como um fornecedor de nuvem, nosso trabalho é disponibilizar infraestrutura altamente escalável para toda a base de clientes e ter que evitar a necessidade de comprar seu próprio equipamento”.

“Pensamos na nuvem como o melhor lugar para fazer isso pela mesma razão que achamos que é a melhor maneira de entregar todas as outras cargas de trabalho de HPC. Se você migrou para a nuvem e selecionou a AWS como seu fornecedor de nuvem, é inconcebível que digamos ir para outro lugar para obter seus recursos de computação quântica”.

Geladeiras versus lasers significa diferentes fatores de forma quânticos

Existem várias tecnologias quânticas diferentes – íons presos, supercondutores, processadores de átomos, qubits de spin, fotônica, recozimento quântico – mas elas em grande parte podem ser resumidas em alguns campos; aqueles que usam lasers e geralmente operam em temperatura ambiente, e aqueles que precisam de resfriamento com refrigeradores de diluição até temperaturas próximas do zero absoluto.

As imagens mais conhecidas dos computadores quânticos – com o “lustre dourado” coberto por fios – são super-resfriadas. Esses sistemas – em desenvolvimento por empresas como Google, IBM, OQC, Silicon Quantum Computing, Quantum Motion e Amazon – operam a temperaturas na casa dos milikelvins.

No design do lustre, o chip quântico real está na parte inferior. Estes ficam dentro de refrigeradores de diluição; grandes unidades de resfriamento criogênico que usam hélio-3 em sistemas de circuito fechado para super-resfriar todo o sistema.

Embora a tecnologia de resfriamento da qual esses sistemas dependem seja relativamente madura – os refrigeradores de diluição datam da década de 1960 – ela tem sido tradicionalmente usada para pesquisas em campos como a ciência dos materiais. A necessidade de colocar essas unidades em Data Centers de produção como parte de um serviço comercial contratado por SLA é um novo passo para os fornecedores.

A Rigetti oferece seus QPUs tanto como uma unidade autônoma quanto como um sistema inteiro, incluindo refrigeradores de diluição, etc.; a diferença de preço pode chegar aos milhões de dólares.

Outros projetos quânticos – incluindo Atom, QuEra, Pasqal e Quantinuum – dependem de tabelas ópticas, manipulando lasers e óptica para controlar qubits. Embora esses sistemas eliminem a necessidade de superresfriamento, esses sistemas geralmente têm uma grande pegada.

Esses lasers podem ser potentes – e crescerão mais à medida que as contagens de qubits crescerem – e são resfriados por ar ou água, dependendo do fabricante. O sistema atual da Atom fica em uma mesa óptica de 1,52 a 3,66 metros.

A IonQ usa lasers para realmente superresfriar seus qubits até temperaturas milikelvin; os qubits ficam em uma pequena câmara de vácuo dentro do sistema geral, o que significa que a maioria do sistema pode operar usando tecnologia tradicional. Os sistemas existentes da empresa são geralmente bastante grandes, mas o objetivo é ter sistemas montados em rack disponíveis para os clientes nos próximos anos.

Computadores quânticos baseados em rack?

Embora as indústrias de TI e Data Center tenham padronizado a medição de servidores em racks e 'U's, os computadores quânticos estão muito longe de caber em sua unidade de caixa de pizza padrão. A maioria dos sistemas de baixo qubit de hoje teria dificuldades para se espremer em um rack inteiro de 42U, e os sistemas futuros provavelmente serão ainda maiores.

Anunciado pela primeira vez em 2019, o System One da IBM é fechado em um cubo selado de 2,74 metros, feito de vidro borossilicato de 1,27 centímetro de espessura. Embora a Cleveland Clinic opere um Data Center de 3 MW e 24.433,5 metros quadrados em Brecksville, ao sul de Cleveland, o sistema quântico da IBM foi implantado no campus principal da empresa na cidade.

Jerry Chow, pesquisador da IBM e diretor de pesquisa de infraestrutura quântica, disse anteriormente à DCD: “As principais peças de trabalho em qualquer instalação são sempre configurar a geladeira de diluição e a eletrônica de temperatura ambiente”.

Embora os sistemas montados em rack estejam disponíveis agora em alguns fornecedores, muitos são sistemas de baixo qubit que são úteis apenas como ferramentas de pesquisa e teste. Muitos fornecedores esperam que um dia sistemas quânticos úteis sejam miniaturizados o suficiente para serem dimensionados em rack, mas por enquanto é provável que quaisquer sistemas visando a supremacia quântica provavelmente permaneçam grandes.

“Algumas empresas estão construindo esses sistemas muito pequenos dentro de um rack e dentro de uma espécie de carrinho”, diz Rob Hayes, da Atom. “Mas esses são sistemas experimentais de escala muito pequena; não vejo isso sendo um modelo de implantação típico em larga escala quando temos milhões de qubits. Não acho que esse seja realmente o modelo de implementação correto”.

Na fase atual de desenvolvimento, em que os fornecedores de QPU estão procurando aumentar as contagens de qubits rapidamente, os desafios em torno da pegada permanecem em andamento.

Com sistemas superresfriados, a tendência atual é de resfriamento por “força bruta” à medida que as contagens de qubits aumentam. Mais qubits exigem mais refrigeração e mais fios, o que demanda geladeiras cada vez maiores.

As tecnologias atuais, com melhorias incrementais, podem fazer com que as abordagens atuais de resfriamento aumentem as QPUs em torno de 1.000 qubits. Depois disso, será necessária a rede de vários sistemas quânticos para continuar o dimensionamento.

A IBM está trabalhando com a Bluefors para desenvolver sua plataforma criogênica Kide; um sistema menor e modular que ela espera que permita conectar vários processadores juntos. Blufors descreve o Kide como um sistema de medição criogênico projetado para computação quântica em larga escala, capaz de suportar a infraestrutura de medição necessária para operar mais de 1.000 qubits, com capacidade de mais de 4.000 linhas de RF e 500 quilos de carga útil.

A unidade em forma hexagonal é cerca de seis vezes maior do que o modelo anterior, o sistema XLD1000sl. A câmara de vácuo mede pouco menos de três metros de altura e 2,5 metros de diâmetro, e o piso abaixo dela precisa ser capaz de levar cerca de 7.000 quilos de peso.

No entanto, a IBM também desenvolveu seu próprio refrigerador de diluição gigante para abrigar futuros computadores quânticos de grande escala. Conhecido como Projeto Goldeneye, o “super refrigerador” de prova de conceito pode resfriar 1,7 metro cúbico de volume até cerca de 25 mK - acima dos 0,4 a 0,7 metros nas geladeiras que usava anteriormente. A geladeira Goldeneye foi projetada para sistemas quânticos muito maiores do que desenvolveu atualmente. Pode acomodar até seis unidades individuais de refrigerador de diluição e pesa 6,7 toneladas.

Para projetos baseados em laser e mesa óptica, as empresas também estão procurando como tornar os fatores de forma de seus sistemas mais prontos para rack.

“Nosso sistema original foi construído em uma mesa óptica”, diz Yuval Boger, CMO da QuEra. “À medida que avançamos em direção a máquinas enviáveis, em vez de apenas ter uma tabela óptica que tem um tipo de flexibilidade infinita sobre como você pode girar as coisas, estamos fazendo módulos que são meio codificados. Você só pode colocar a lente de uma certa maneira, então é muito mais fácil de manter”.

A IonQ promete entregar dois sistemas montados em rack no futuro. A empresa anunciou recentemente uma versão montada em rack de seu sistema Forte de 32 qubits existente – a ser lançado em 2024 – bem como um sistema Tempo muito mais poderoso em 2025. As renderizações sugerem que o Forte é composto por oito racks, enquanto o Tempo terá apenas três.

“Dentro de provavelmente cinco anos, se você olhar para um de nossos computadores quânticos, não poderá realmente dizer se é diferente de qualquer outra peça eletrônica em seu Data Center”, disse Chapman, da IonQ, ao DCD.

Moulds, da AWS, observa que os sistemas quânticos não devem ser vistos como dispositivos substitutos dos supercomputadores clássicos tradicionais. Os QPUs, diz ele, são facilitadores para melhorar os clusters em conjunto.

“Esses sistemas realmente são coprocessadores e aceleradores. Você verá clientes executando grandes cargas de trabalho de HPC e algumas partes da carga de trabalho serão executadas em CPUs, GPUs e QPUs. É um conjunto de ferramentas computacionais onde diferentes problemas se basearão em diferentes recursos”.

O CTO da Rigetti, David Rivas, concorda, prevendo um futuro em que os nodos QPU serão apenas mais uma parte dos grandes clusters HPC tradicionais – embora talvez não na mesma linha que o nó CPU/GPU.

“Estou bastante confiante de que os processadores quânticos conectados a nodos de supercomputadores é o caminho que seguiremos. Os QPUs serão apresentados em uma arquitetura de muitos nós, alguns dos quais terão esses computadores quânticos conectados e relativamente próximos”.

Alimentando a quântica agora e no futuro

Nos últimos 50 anos, os supercomputadores clássicos baseados em silício conseguiram elevar o desempenho do sistema a patamares cada vez maiores. Mas isso tem um preço, com sistemas cada vez mais poderosos consumindo quantidades cada vez maiores de energia.

Acredita-se que os sistemas exascala mais recentes exijam dezenas de megawatts – acredita-se que o 1 exaflops Frontier use 21MW, o 2 exaflops Aurora precise de 60MW.

Os computadores quânticos de hoje ainda não alcançaram a supremacia quântica. Mas supondo que a tecnologia eventualmente atinja o ponto em que é útil até mesmo para um pequeno número de cargas de trabalho específicas e casos de uso, eles podem oferecer uma enorme oportunidade de economia de energia.

As empresas com as quais a DCD falou sugeriram que as densidades de energia nos computadores quânticos atuais estão bem dentro da tolerância em comparação com seus primos HPC clássicos – geralmente abaixo de 30kW – mas poderiam potencialmente aumentar o poder de computação de forma não linear às necessidades de energia.

Boger, da QuEra, diz que o computador quântico de átomo neutro Aquila de 256 qubits de sua empresa – uma máquina dependente de lasers em uma mesa óptica e supostamente equivalente em tamanho a cerca de quatro racks – atualmente consome menos de 7kW, mas prevê que sua tecnologia pode permitir que sistemas futuros escalem para 10.000 qubits e ainda exijam menos de 10kW.

Como comparação, ele diz que sistemas rivais de algumas das empresas de nuvem e de capital aberto atualmente exigem cerca de 25kW.

Outros fornecedores concordam que os sistemas baseados em laser precisarão de mais energia à medida que mais qubits forem introduzidos, mas os requisitos de energia (e, portanto, refrigeração) não escalam significativamente.

O CEO da Atom, Hays, diz que os sistemas atuais de sua empresa exigem “algumas dezenas de quilowatts” para todo o sistema, incluindo a infraestrutura de computação clássica que acompanha – equivalente a alguns racks.

Mas, à medida que as gerações futuras de QPUs se tornam “magnitudes de ordem” mais poderosas, os requisitos de energia podem apenas dobrar e triplicar.

Embora os sistemas individuais possam não evitar um desafio intransponível para os engenheiros de Data Center, vale a pena notar que muitos especialistas acreditam que a supremacia quântica provavelmente exigirá vários sistemas conectados localmente.

“Acho que há pouca dúvida de que alguma forma de tecnologia de rede quântica será relevante lá para os muitos milhares e centenas de milhares de qubits”, diz Rivas, da Rigetti.

Fornecedores de nuvem quântica do futuro

Em menos de 12 meses, a IA generativa se tornou um tópico comum em todo o setor de tecnologia. Fornecedores de nuvem de IA, como o CoreWeave e Lambda Labs, arrecadaram enormes quantias de dinheiro oferecendo acesso a GPUs em plataformas alternativas aos fornecedores de nuvem tradicionais.

Isso está impulsionando novos negócios para os fornecedores de colocation. Em 2023, a CoreWeave assinou contratos de locação de Data Centers na Virgínia com a Chirisa e no Texas com a Lincoln Rackhouse. Atualmente, a CoreWeave oferece três regiões de Data Center em Weehawken, Nova Jersey; Las Vegas, Nevada; e Chicago, Illinois. A empresa disse que espera operar 14 Data Centers até o final de 2023.

Ao mesmo tempo, há rumores de que a Nvidia está explorando a assinatura de seus próprios contratos de locação de Data Center para alimentar seu serviço DGX Cloud para oferecer melhor sua oferta de nuvem de IA/HPC diretamente aos clientes, bem como por meio dos fornecedores de nuvem pública.

Uma oportunidade de modelo semelhante para fornecedores de colocation/atacado pode muito bem surgir quando os computadores quânticos se tornarem mais prontamente disponíveis com contagens de qubits mais altas e casos de uso prontos para produção.

“Os mesmos fornecedores de serviços em nuvem que dominam a computação clássica hoje existirão no quântico”, diz Hays, da Atom. “Mas pudemos ver o surgimento de novos fornecedores de serviços com tecnologia diferenciada que lhes dá vantagem e permite que eles cresçam e compitam”.

“Eu poderia ver um futuro em que fôssemos efetivamente um fornecedor de serviços em nuvem, e nos tornaríamos um fornecedor de caixa para os principais fornecedores de serviços em nuvem”, observa. “Se formos um grande fornecedor de serviços de nuvem por conta própria, então acho que ainda faremos parceria com hosts de Data Center. Não acho que gostaríamos de construir um monte de instalações ao redor do mundo; preferimos apenas alavancar a de outra pessoa”.

Embora todas as empresas quânticas com as quais a DCD conversou atualmente operem seus sistemas (e nuvens) no local, a maioria disse que provavelmente buscará parcerias com empresas de Data Center no futuro, uma vez que a demanda por sistemas baseados em nuvem seja grande o suficiente.

“Provavelmente sempre teremos espaço e provavelmente sempre rodaremos alguns sistemas de produção”, diz Rivas, da Rigetti. “Mas quando chegarmos à supremacia quântica, não me surpreenderá se começarmos a receber solicitações de nossos clientes corporativos – incluindo as nuvens públicas – para colocalizar nossas máquinas em um ambiente como um Data Center tradicional”.

Alguns fornecedores sugeriram que já estão em discussões com alguns fornecedores de colocation/atacado e explorando como pode ser o espaço dedicado em uma instalação de colo.

“Há cerca de dois anos e meio, eu fui conversar com eles sobre isso”, acrescenta Rivas. “Quando contei pela primeira vez quais eram as nossas exigências, eles me olharam como se eu fosse louco. Mas então dissemos os materiais e a peça química com os quais podemos trabalhar, e suspeito que vocês podem lidar com o resfriamento se trabalharmos um pouco mais nisso”.

“Não é um ajuste perfeito neste momento, mas para os tipos de máquinas que construímos, não acho que esteja tão longe”.

Data Centers quânticos: em contato à distância?

A hospedagem de sistemas QPU continuará sendo um desafio a curto e médio prazo.

Os refrigeradores de diluição maiores são altos e pesados, e os operadores precisarão se sentir confortáveis com sistemas de resfriamento criogênicos em seus data halls. Da mesma forma, os sistemas baseados em tabelas ópticas exigem grandes pegadas agora e isso continuará no futuro, além de exigir isolamento para evitar interferência de vibração.

“Você precisa de um ambiente muito limpo e silencioso para poder operar de forma confiável. Eu vejo salas separadas e seções separadas para quântico versus clássico. Pode ser adjacente, apenas uma simples parede entre eles”, diz Hayes, da Atom.

“Da forma como construímos nossas instalações, temos uma espécie de corredor quente/frio. Temos o que você pode pensar como uma baía quente onde colocamos todos os servidores, sistemas de controle, eletrônicos e qualquer coisa que gere calor neste salão central. E então, do outro lado da parede, onde fica o sistema quântico, estão salas individuais em torno de 2,44 por 4,57 metros. Temos um sistema quântico por sala e, dessa forma, podemos controlar a temperatura, a umidade e o som com muito cuidado”.

Ele observa, no entanto, que os operadores de Data Centers poderiam acomodar “muito facilmente” esses projetos.

“É bastante simples e algo que qualquer empreiteiro geral pode construir, mas é uma configuração diferente do seu Data Center típico”.

Os próprios computadores quânticos da Amazon estão atualmente sendo desenvolvidos em seu centro de computação quântica na Califórnia, e essa instalação hospedará os primeiros sistemas fabricados pela AWS que entrarão em operação em seu serviço Freiatt.

“Da forma como organizamos o edifício, estamos pensando em um mundo onde há máquinas usadas exclusivamente para clientes e há máquinas que são usadas exclusivamente por pesquisadores”, diz Moulds, da AWS. “Estamos pensando nisso como um primeiro passo para o mundo de um Data Center de produção”.

Quando questionado sobre o futuro e como ele imagina que a AWS implemente sistemas quânticos em seus Data Centers além do centro quântico, Moulds diz que algum isolamento é provável.

“Duvido que você veja um rack de servidores, e o quarto rack é o dispositivo quântico. Isso parece muito distante. Imagino que eles serão anexados nas costas dos Data Centers tradicionais; sujeitos aos mesmos controles físicos, mas isolados”.

A Rigetti também está considerando como seria um Data Center quântico de nível de produção.

“Ainda não chegamos ao estágio de construir Data Centers significativos de nível de produção em comparação com um Equinix”, diz o CTO Rivas. “Mas isso está por vir e temos o espaço e uma noção de onde isso vai chegar”.

“Se você viesse para o nosso lugar, não é bem o que você pensaria como um Data Center de produção. É uma espécie de meio caminho entre um Data Center de produção e um espaço de laboratório adequado, mas cada vez mais é usado como um Data Center de produção. Possui controle de temperatura e umidade e ar, geradores e nobreaks, além de telhados removidos para elétrica e rede”.

“Também requer sistemas de refrigeração bastante significativos para fins de alimentação dos refrigeradores de diluição e requer espaço para produtos químicos perigosos, incluindo hélio-3”.

Como um local de produção e pesquisa, o Data Center “tem pessoas com mais frequência do que em um ambiente de Data Center clássico”, diz ele.

Chapman, da IonQ, diz que o local de sua empresa em Maryland é “mundano”.

“Há uma sala que tem bateria reserva para os sistemas; há um gerador de backup do lado de fora que pode alimentar o Data Center; há vários fornecedores redundantes para acessar a Internet”, diz ele.

“O data room em si é bastante padrão; ar condicionado AC, requisitos de energia relativamente padrão. Não há nada de especial nele em termos de construção; temos um piso antiestático para baixo, mas é sobre isso”.

“Instalar e usar hardware quântico não deve exigir que você construa um edifício especial. Você deve ser capaz de reutilizar seu Data Center e infraestrutura existentes para abrigar um de nossos computadores quânticos”.

A empresa quântica britânica OQC assinou acordos para implantar dois computadores quânticos de baixo qubit em Data Centers de colocation; um na instalação LHR3 da Cyxtera em Reading, no Reino Unido, e outro na instalação TY11 da Equinix em Tóquio, no Japão. Os sistemas da OQC contam com refrigeradores de diluição, e será a primeira vez que tais sistemas serão implantados em ambientes de colocation de varejo.

A indústria em geral estará, sem dúvida, observando atentamente. Os computadores quânticos são geralmente muito sensíveis – manipular qubits do tamanho de um único átomo é um trabalho preciso. Os Data Centers de produção são eletromagneticamente barulhentos e preenchidos com o barulho de ventiladores sonoramente barulhentos.

Ainda deve ser determinado como os computadores quânticos se comportarão nesse espaço, como um conjunto superposto de estados quânticos.