Encontrar soluções do povo para o povo

O PEARC24 lançou seu primeiro Workshop sobre Computação Quântica Amplamente Acessível (QC) quando a conferência completa começou, em 22 de julho, em Providence, RI. Liderados por Bruno Abreu da NCSA e Tomasso Macri da QuEra, mais de 30 participantes incluíram químicos quânticos, administradores de sistemas, desenvolvedores de software, facilitadores de computação de pesquisa, estudantes e outros que buscam entender melhor o status atual e as perspectivas da QC e suas aplicações.

O workshop se concentrou em como a integração de tecnologias quânticas em programas e instalações tradicionais de computação de pesquisa pode beneficiar a comunidade em geral.

“Há um consenso de que os computadores quânticos serão máquinas muito especializadas que oferecerão diversas vantagens para problemas computacionais específicos”, disse Abreu.

“No geral, é impossível imaginar uma aplicação resolvendo um problema com impacto científico e social substancial que rode inteiramente em um computador quântico. O cenário muito mais provável é aquele em que temos aplicações híbridas que alavancam o processamento de informações quânticas em conjunto com recursos de computação convencionais, como CPUs, GPUs, FPGAs e sistemas de arquivos paralelos.

“Portanto, conectar a infraestrutura cibernética avançada e as comunidades de QC é um esforço crítico para o progresso de QC e HPC. Começar a preencher a lacuna é o que queríamos obter deste workshop, e o PEARC é uma ótima plataforma para fazer isso acontecer.”

Por meio de painéis de discussão, bem como estudos de caso, o workshop centrou-se em como tornar o QC mais acessível. Dando início ao workshop, o palestrante principal Yipeng Huang, professor assistente de ciência da computação na Rutgers University, explicou o estado atual da computação quântica e como algumas aplicações potenciais, como fatoração e otimização de busca, podem beneficiar os setores financeiro, industrial e de logística.

No entanto, entre os problemas que a computação quântica apresenta está o fato de que os estados quânticos são frágeis e suscetíveis a vários tipos de ruído. Códigos de correção de erros para lidar com esse ruído podem ser bem caros e exigem computação convencional em conjunto com processamento de informações quânticas.

Embora a simulação continue a desempenhar um papel crucial e crescente à medida que os sistemas de computação quântica avançam para a era da correção quântica de erros, os pesquisadores precisarão de acesso a ferramentas de simulação mais poderosas.

Então, como continuaremos a progredir, dado que o quântico é um grande problema se você não sabe o que não sabe? Em uma palavra, pessoas.

Huang falou sobre o trabalho que a Rutgers fez ao considerar o desenvolvimento da força de trabalho em QC, incluindo sua criação de um currículo focado em quantum. No entanto, ele disse que há muito poucos programas de QC fora das instituições R1. Além dessa questão, Huang disse que desenvolver uma força de trabalho forte em computação quântica realmente requer engajamento no nível inicial da escola primária, até a pós-graduação.

O software definitivo são as pessoas.

A conversa mudou para o consumo de energia em um painel de discussão focado no poder transformador das tecnologias quânticas. O painelista Nicholas Harrigan da NVIDIA observou que um computador quântico terá que ter um supercomputador rodando junto com ele e que a NVIDIA roda os supercomputadores mais eficientes em termos de energia do mundo.

O colega Travis Scholten, da IBM, observou que avaliar a utilidade dos computadores quânticos com base apenas em métricas de um único número (como consumo de energia) é prematuro, brincando que “a vantagem quântica está nos olhos de quem vê” e ressaltando que, nos fluxos de trabalho computacionais atuais, sempre são feitas compensações sobre velocidade, precisão, energia e uma infinidade de outros fatores.

Harrigan concordou, dizendo que você deve medir o impacto versus o custo, como consumo de energia. Por exemplo, ele disse que o quantum é melhor em problemas de computação intensa do que em problemas de dados intensos, então os dispositivos devem ser vistos como ferramentas de inovação de enorme impacto, em vez de centros de processamento de dados generalizados.

Voltando à importância das pessoas no avanço da computação quântica, Harrigan e Scholten concordaram que as parcerias serão essenciais; por exemplo, os desenvolvedores de CQ não entenderão o que um domínio específico precisa sem uma parceria.

O último painel de discussão do dia perguntou: “O que precisamos para tornar os recursos quânticos úteis e amplamente acessíveis?” Mais uma vez, a resposta pareceu ser essencialmente “pessoas”.

Erik Garcell, da Classiq, disse que quanto mais pessoas tiverem acesso à computação quântica, mais útil ela será. O colega painelista e cofundador da QuEra, Nate Gemelke, acrescentou: “O software definitivo são as pessoas”, dizendo que acelerar a educação em quântica é o verdadeiro desafio. Ele disse que é difícil precisar o quão distante está o “acesso útil e amplo” — pode ser cinco anos, pode ser 25 anos. Mas, claramente, aclimatar as pessoas à computação quântica é a chave para o progresso.

Gemelke disse que pode haver um preconceito muito grande em pensar sobre como a computação clássica foi desenvolvida, o que está sufocando o desenvolvimento da computação quântica, acrescentando a necessidade de trazer novos pensadores para “brincar” no espaço sem se preocupar com o custo ou resultados imediatos.

Garcell concordou, observando que o quântico é um conceito assustador para muitas pessoas e precisamos torná-lo mais amigável, particularmente para os jovens estudantes. Gemelke ecoou a ideia de começar os alunos cedo no QC, até mesmo citando o livro “Quantum Computing for Babies” (Sourcebooks Explore), dizendo que se você puder ensinar à mente mais jovem o que é um bit quântico, eles podem ser capazes de abordar esses desafios de uma maneira diferente.

“Quantum é um experimento importante para a humanidade”, disse Gemelke. “Acredito que todos nós seremos humilhados pelo que alcançarmos.”

Abreu concluiu dizendo que, embora avaliar o conteúdo e o público apropriados para uma primeira iteração de workshop seja sempre desafiador, os organizadores ficaram satisfeitos em ver um grupo de pessoas tão engajadas que não apenas estavam interessadas em aprender sobre CQ por meio das muitas sessões ao longo do dia, mas também contribuíram com comentários e perguntas ponderadas.

“Acredito que tivemos um excelente equilíbrio entre acadêmicos e profissionais da indústria, o que está de acordo com o tema geral de tornar o QC acessível, já que, como foi apontado durante o workshop, a colaboração é fundamental”, disse ele.

“O feedback que recebemos foi bastante positivo e estamos muito ansiosos para organizar isso novamente para o PEARC25. O cenário do QC evolui em um ritmo muito rápido, e estamos confiantes de que muito progresso será feito para tornar a próxima iteração cheia de novos conteúdos. Definitivamente precisaremos de uma sala maior.”