A Nvidia afirma ter dado início à "era da computação quântica-GPU", divulgando uma forma de interligar computadores quânticos aos sistemas clássicos.

Divulgado no evento GTC da gigante dos chips em Washington, DC, o NVQLink é um suposto primeiro sistema mundial capaz de interligar sistemas quânticos a sistemas clássicos baseados em CPU e GPU.

Da fato, a interconexão permite aos engenheiros e cientistas baixar os cálculos da GPU diretamente de um processador quântico com uma latência tão baixa como quatro microssegundos.

Tim Costa, diretor-geral das unidades de negócio de engenharia, semicondutores e quantum da Nvidia, explicou em uma coletiva de imprensa: "Existe uma relação simbiótica entre esses dois tipos de computação. Por um lado, os processadores quânticos permitirão resolver problemas que os sistemas clássicos não conseguem resolver sozinhos. Por outro lado, para tornar um computador quântico útil, é necessário resolver um problema computacional muito grande em termos de correção de erros, calibração e excelência de controle".

"Esse problema requer o fornecimento de grandes quantidades de computação de IA a baixa latência e com elevada largura de banda à medida que o tamanho dos processadores quânticos aumenta. É por isso que anunciamos hoje o NVQLink".

O momento CUDA da Quantum

Um grande obstáculo no desenvolvimento da quântica tem sido a componente de rede: conseguir que os sistemas quânticos comuniquem com outro sistema de computação.

Devido à enorme complexidade dos sinais quânticos, a interligação entre dois sistemas díspares, ou entre um sistema quântico e um computador clássico, revelou-se um obstáculo.

Embora tenha havido várias descobertas que tentaram diminuir a distância, como o "tradutor universal" da Universidade da Colúmbia Britânica para computadores quânticos, poucos progressos foram feitos para ligar estes mundos de forma eficiente.

Por conseguinte, a arquitetura NVQLink da Nvidia visa permitir uma forte integração entre os processadores quânticos e as GPU, constituindo a base da "visão mutualista" do gigante dos chips, tanto dos sistemas híbridos e acelerados quânticos-GPU como dos supercomputadores quânticos acelerados.

Para impulsionar ainda mais os sistemas, os sistemas de GPU ligados podem ser escalados para "uma quantidade arbitrariamente grande de computação, se necessário", utilizando a conectividade Ethernet.

A oferta de interconexão suporta todas as principais modalidades de unidades de processamento quântico (QPU), desde sistemas supercondutores e iões aprisionados a átomos fotônicos e neutros, ao mesmo tempo que fornece acesso em tempo real a uma API da biblioteca de software CUDA-Q da Nvidia para suportar cálculos entre GPUs, CPUs e QPUs.

"O [NVQLink] representa o recurso clássico mais poderoso já visto para ter processadores quânticos ligados a conexões com a menor latência, demonstrado para uma correção de erros quânticos completa e escalável", acrescentou Costa.

Uma relação simbiótica

Em uma conversa com a SDxCentral antes do GTC, Costa disse que a gigante dos chips vê os computadores clássicos baseados em GPU aplicando IA a dispositivos quânticos como "um marco absolutamente essencial no caminho para uma computação quântica útil".

Ele disse que a Nvidia não acha que um computador quântico útil existiria sem a aplicação de um supercomputador de IA em grande escala para resolver questões como simulação, calibração e controle geral de dispositivos quânticos.

"Hoje, a correção de erros é incipiente", disse Costa. "A calibração é ajustada manualmente pelos físicos, e simplesmente não é possível escalar isso para o tamanho dos sistemas que serão necessários para resolver problemas reais de importância".

Para alimentar ainda mais o NVQLink, Costa disse à SDxCentral que o CUDA-Q "permite que os cientistas do domínio juntem o melhor da computação acelerada e da infraestrutura que estão a utilizar atualmente com as capacidades de um processador quântico".

"Queremos fornecer um instrumento fundamental de ciência e engenharia para aqueles que estão construindo tecnologias quânticas, e depois também queremos trabalhar com todas as pessoas que estão construindo tecnologias quânticas, tanto de software como de hardware, para as integrar no sistema que será o futuro da computação, incluindo a aceleração quântica, e fornecer a potência para fazer as importantes cargas de trabalho de correção de erros, calibração e controle", acrescentou.

Construído sobre uma "arquitetura aberta"

A Nvidia apresenta o NVQLink como um sistema de arquitetura aberta.

Durante a coletiva de imprensa, Costa explicou que a Nvidia desenvolveu o NVQLink "em colaboração" com cerca de 17 organizações que trabalham em tecnologias de processadores quânticos.

Empresas como IonQ, Quantunuum e QuEra estavam entre as listadas na GTC como tendo feito parceria com a Nvidia no NVQLink, ao lado de vários laboratórios importantes, incluindo o Fermilab, Los Alamos National Laboratories e Oak Ridge National Laboratories.

"A missão da Nvidia é desenvolver a melhor tecnologia de computação clássica para integrar processadores quânticos, para que o mundo possa resolver problemas que não podem ser resolvidos apenas com sistemas clássicos", disse Costa. "Se olharmos para o anúncio, vemos 17 parceiros QPU, cinco sistemas de controle quântico e uma série de laboratórios nacionais dos EUA. A definição da arquitetura, a adoção da arquitetura, foram todas feitas abertamente com o ecossistema".

*Texto traduzido e editado ao português por Bruno Faria