A IBM apresentou uma arquitetura de referência para supercomputação centrada em computação quântica, proposta como modelo para integrar processadores quânticos a ambientes modernos de alto desempenho. A estrutura mostra como sistemas quânticos podem operar em conjunto com GPUs e CPUs, tanto em instalações locais quanto na nuvem, para enfrentar desafios científicos que não podem ser resolvidos apenas com computação clássica.

A arquitetura combina hardware quântico com infraestrutura tradicional de alta capacidade — incluindo clusters de CPU e GPU, redes de alta velocidade e armazenamento compartilhado — para suportar cargas de trabalho intensivas e pesquisas em novos algoritmos.

Segundo a empresa, a abordagem permite fluxos de trabalho coordenados entre computação quântica e clássica. A integração é apoiada por frameworks de software abertos, como o Qiskit, que permitem que desenvolvedores e pesquisadores acessem recursos quânticos com ferramentas já consolidadas. A expectativa é facilitar aplicações em áreas como química, ciência dos materiais e otimização.

O diretor de Pesquisa da IBM, Jay Gambetta, afirmou que a empresa vem avançando na materialização da visão proposta por Richard Feynman há mais de 40 anos, de computadores capazes de simular fenômenos da física quântica. Segundo ele, os processadores quânticos atuais já começam a enfrentar partes mais complexas de problemas científicos, especialmente aqueles ligados à mecânica quântica aplicada à química. Gambetta destacou que a supercomputação centrada em quantum, que combina processadores quânticos e sistemas clássicos de alto desempenho, representa o caminho para resolver desafios antes inacessíveis.

A IBM afirma que sua arquitetura de supercomputação centrada em quantum já está sendo utilizada em experimentos reais, gerando resultados considerados precisos por equipes de pesquisa. Entre os avanços citados, está a criação de uma molécula inédita de Möbius por pesquisadores de instituições como a Universidade de Manchester, a Universidade de Oxford, a ETH Zurich, a EPFL e a Universidade de Regensburg, com validação realizada em um supercomputador híbrido. O estudo foi publicado na revista Science.

A Cleveland Clinic também utilizou a arquitetura para simular uma mini proteína de 303 átomos, um dos maiores modelos moleculares já processados em um sistema desse tipo. Em outro experimento, equipes da IBM, do RIKEN e da Universidade de Chicago determinaram o estado de energia mais baixo de sistemas quânticos, superando métodos clássicos avançados.

Pesquisadores da RIKEN e da IBM realizaram ainda uma das maiores simulações de clusters de ferro-enxofre, com troca contínua de dados entre um processador IBM Quantum Heron e mais de 150 mil nós do supercomputador Fugaku. Além disso, colaboradores da Algorithmiq, da Trinity e da IBM publicaram na Nature Physics métodos para simular sistemas de caos quântico de muitos corpos, utilizando recursos clássicos para mitigar o ruído.

Segundo a IBM, esses resultados reforçam o potencial dos computadores quânticos da empresa para agregar valor a pesquisas científicas.

A IBM afirma que, com o surgimento de novos algoritmos centrados em computação quântica, seu ecossistema global de clientes e parceiros continuará a desenvolver a arquitetura proposta para incorporar recursos de hardware, redes e software mais avançados. Entre as iniciativas em andamento, está a colaboração com o Instituto Politécnico Rensselaer, que busca aprimorar, de forma integrada, a programação e a orquestração de fluxos de trabalho entre sistemas quânticos e de alto desempenho.

Segundo a empresa, a implementação de novos algoritmos nessa arquitetura em evolução deve impulsionar uma nova geração de aplicações em áreas como química, ciência dos materiais e otimização, preparando essas soluções para operar em escala crescente.