Hoje, a Microsoft está a anunciar novos avanços no Azure Quantum destinados a acelerar a descoberta científica.
Desde a Idade do Ferro, que revolucionou a agricultura, até à Idade do Silício, que revolucionou a forma como comunicamos, os novos materiais criaram sempre pontos de inflexão para o progresso da sociedade. Os avanços neste domínio serão transformadores. Por exemplo, a indústria dos transportes pode desenvolver baterias mais eficientes e potentes. Os investigadores do sector farmacêutico podem desenvolver novos medicamentos. A indústria química poderá descobrir compostos mais seguros e mais sustentáveis para os produtos que utilizamos diariamente, como a eletrónica, as tintas e os têxteis. E, mais importante ainda, os cientistas poderão resolver os desafios mais prementes da sociedade, como a inversão das alterações climáticas e a insegurança alimentar.
No entanto, compreender a natureza não é uma tarefa fácil. Para cálculos precisos dos estados quânticos mais complexos das moléculas, o número de estados energéticos de apenas 100 electrões pode exceder o número de átomos no universo visível.
Agora, com uma nova geração de IA, os modelos de IA mais avançados do mundo estão a juntar-se à nossa interface universal de utilizador - a linguagem natural - e à linguagem fundamental da natureza - a química - dando início a uma nova era de descobertas científicas. E este é apenas o primeiro passo enquanto nos preparamos para uma transformação ainda maior à nossa frente: a supercomputação quântica.
Os inovadores podem começar a fazer experiências com o melhor hardware quântico do mundo no Azure Quantum e preparar-se para resolver problemas mais complexos quando a supercomputação quântica se tornar uma realidade. Estamos a aproximar-nos rapidamente do momento em que os cientistas e as empresas serão capazes de resolver problemas anteriormente intratáveis para desbloquear o crescimento e o progresso humano.
Hoje, estamos a introduzir três avanços no Azure Quantum no sentido desta visão.
1. Elementos Quânticos Azuis
O Azure Quantum Elements acelera a descoberta científica ao integrar as mais recentes descobertas em computação de alto desempenho (HPC), inteligência artificial e computação quântica.
Com o Azure Quantum Elements, os cientistas e os programadores de produtos podem:
- Reduzir o tempo até ao impacto e os custos, acelerando o pipeline de I&D e colocando produtos inovadores no mercado mais rapidamente, com alguns clientes a verificarem uma aceleração de seis meses a uma semana desde o início do projeto até à solução.
- Aumentar drasticamente o espaço de pesquisa de novos materiais, com potencial para passar de milhares de candidatos para dezenas de milhões.
- Acelerar certas simulações de química em 500 000 vezes, o que equivale a comprimir um ano num minuto.
- Prepare-se para a computação quântica em escala, abordando problemas de química quântica hoje com IA e HPC, enquanto experimenta o hardware quântico existente e obtém acesso prioritário ao supercomputador quântico da Microsoft no futuro.
Utilizando este sistema abrangente, os investigadores podem fazer avanços na química e na ciência dos materiais a uma escala, velocidade e precisão sem precedentes.
Escala. Os cientistas podem compreender as reacções complexas necessárias para produzir um produto, encontrar novos candidatos e otimizar todo o processo. Por exemplo, os cientistas podem agora utilizar o Azure Quantum Elements para explorar 1,5 milhões de potenciais configurações em reacções complexas compostas por 50.000 passos elementares. Os primeiros utilizadores já estão a utilizar esta escala maciça para encontrar substitutos mais sustentáveis para utilização em muitos produtos do quotidiano, ou produtos totalmente novos para cenários inovadores.
Velocidade. O Azure Quantum Elements acelera a simulação ao incorporar os modelos de IA especializados da Microsoft para química, que treinámos em milhões de pontos de dados de química e materiais. Baseámos estes modelos nas mesmas tecnologias inovadoras que vê noutros locais com IA generativa. Enquanto o Copilot compreende a linguagem dos humanos, o Azure Quantum Elements também compreende a linguagem da natureza - a química.
Precisão. Atualmente, os cientistas estão a utilizar modelos de IA exclusivos e escala HPC para executar simulações com níveis de precisão mais elevados que não estavam disponíveis anteriormente. O Azure Quantum Elements também integra a computação clássica e quântica para fornecer uma rampa de acesso para uma precisão de simulação ainda maior. No futuro, os cientistas acreditam que um supercomputador quântico permitirá o design químico preditivo com uma precisão de 100X.
Inovadores do sector, incluindo a BASF, AkzoNobel, AspenTech , Johnson MattheySCGC, e 1910 Genetics já adoptaram o Azure Quantum Elements para transformar a sua investigação e desenvolvimento, e hoje, outros podem juntar-se a eles. O Azure Quantum Elements estará disponível em pré-visualização privada dentro de algumas semanas, e pode inscrever-se hoje para saber mais.
2. Copiloto no Azure Quantum
O Copilot no Azure Quantum ajuda os cientistas a utilizar a linguagem natural para raciocinar através de problemas complexos de química e ciência dos materiais.
Com o Copilot no Azure Quantum, um cientista pode realizar tarefas complexas em cima de um tecido de supercomputação em nuvem, IA avançada e quântica, tudo integrado com as ferramentas que usam atualmente.Ele pode gerar os cálculos e as simulações subjacentes, consultar e visualizar dados e ajudar a obter respostas guiadas para conceitos complicados. Tal como o Copilot noutros produtos Microsoft está a transformar o desenvolvimento de software, a produtividade e a pesquisa, a nossa ambição é que o Copilot no Azure Quantum transforme e acelere a descoberta científica - quer se trate de criar produtos mais seguros e mais sustentáveis, de acelerar a descoberta de medicamentos ou de resolver os desafios mais prementes do planeta.
O Copilot também ajuda as pessoas a aprender sobre a computação quântica e a escrever código para os computadores quânticos actuais. Proporciona uma experiência totalmente integrada, baseada no browser, disponível para experimentar gratuitamente, com um editor de código incorporado, um simulador quântico e uma compilação de código sem falhas. Concebemo-lo para tornar o complexo mais fácil de gerir e ajudar qualquer pessoa a explorar a ciência quântica, química e dos materiais, aproximando ao mesmo tempo estes campos transformacionais. Veja hoje mesmo.
3. O roteiro da Microsoft para um supercomputador quântico
O último desbloqueio ocorrerá quando as organizações forem capazes de conceber com precisão novos produtos químicos e materiais com um supercomputador quântico. A nossa indústria seguirá um caminho semelhante ao que os supercomputadores clássicos seguiram no século XX. Dos tubos de vácuo, aos transístores e aos circuitos integrados, os avanços na tecnologia subjacente permitirão a escala e o impacto.
À medida que progredimos como indústria, o hardware quântico enquadrar-se-á numa das três categorias de níveis de implementação da computação quântica:
- Nível 1 - Fundamental: Sistemasquânticos que funcionam com qubits físicos ruidosos, o que inclui todos os actuais computadores quânticos de escala intermédia ruidosa (NISQ).
- Nível 2 - Resiliente: Sistemas quânticos que funcionam com qubits lógicos fiáveis.
- Nível 3 - Escala: Supercomputadores quânticos capazes de resolver problemas de grande impacto que nem mesmo os supercomputadores mais potentes conseguem.
Para atingir a escala, é necessário um avanço fundamental no domínio da física. A Microsoft conseguiu esse avanço e apresentou hoje os dados revistos por pares numa revista da American Physical Society.
Isto significa que a Microsoft alcançou o primeiro marco na direção de um supercomputador quântico. Podemos agora criar e controlar quasipartículas Majorana. Com este feito, estamos no bom caminho para criar um novo qubit protegido por hardware. Com ele, podemos então criar qubits lógicos fiáveis para atingir o Nível Resiliente e depois progredir para atingir a Escala.
Um supercomputador quântico será capaz de resolver problemas que são intratáveis num computador clássico e de se adaptar para resolver os problemas mais complexos que o nosso mundo enfrenta. Para tal, deve ser simultaneamente eficaz e fiável. Os clientes precisam de compreender a capacidade de um sistema quântico para resolver problemas reais, desde a máquina até à sobrecarga da rede. É por isso que medir um supercomputador não pode ser uma questão de contagem de qubits físicos ou lógicos.
Para compreender o desempenho de um supercomputador, a nossa indústria precisa de uma nova medida. Para isso, estamos a oferecer a métrica de operações quânticas fiáveis por segundo (rQOPS), que mede o número de operações fiáveis que podem ser executadas num segundo. Esta métrica tem em conta o desempenho total do sistema, e não apenas o desempenho dos qubits, pelo que existe uma garantia de que um algoritmo será executado corretamente.
A nossa indústria ainda não fez a transição da era NISQ e, por conseguinte, os computadores quânticos actuais estão todos no nível 1, com um rQOPS de zero. O primeiro supercomputador quântico necessitará de, pelo menos, 1 milhão de rQOPS e será escalonado para mais de mil milhões para resolver problemas impactantes de química e ciência dos materiais.
Acelerar a descoberta científica em conjunto
Com o advento de qualquer tecnologia inovadora, há riscos que têm de ser planeados e mitigados. Os princípios de IA da Microsoft guiam-nos e estes princípios fundamentais também se aplicam à quântica. À medida que desenvolvemos novos serviços como o Azure Quantum Elements e concebemos o nosso primeiro supercomputador quântico, aplicaremos medidas adicionais de rigor incorporando feedback ao longo do processo.
Também nos estamos a preparar agora para um futuro seguro para o quantum. A Microsoft tem um plano abrangente para garantir que todos os nossos serviços permanecem seguros e está a trabalhar em parceria com os nossos clientes e a indústria para apoiar esta importante transição.
A oportunidade que temos pela frente é imensa. Os cientistas e as empresas irão revolucionar os blocos de construção dos produtos do dia a dia para dar início a uma nova era de inovação e crescimento económico. Juntos, podemos comprimir os próximos 250 anos de química e ciência dos materiais nos próximos 25.
Por favor, junte-se a Satya Nadella e a mim hoje num briefing virtual Accelerating Scientific Discovery às 8:00 PT ou apanhe-o mais tarde a pedido. Partilharemos mais informações sobre a pré-visualização privada do Azure Quantum Elements, o Copilot no Azure Quantum e o nosso roteiro para um supercomputador quântico.