Start-up sediada na Califórnia Bleximo está a apostar que a sua abordagem específica de aplicação à computação quântica é mais eficiente – na verdade transformadora – na abordagem de problemas práticos altamente complexos numa série de indústrias – desde a logística global e aeroespacial até aos produtos farmacêuticos, materiais avançados e produção e distribuição de energia. A empresa, que está “impulsionando a inovação por meio da computação quântica”, vem desenvolvendo sistemas de computação supercondutores full-stack para aplicações específicas desde 2018, trabalhando com parceiros de P&D de alto perfil, como o University of California Berkeley e Lawrence Berkeley National Laboratory bem como outras empresas do ecossistema de computação quântica.
A diferenciação estratégica vem com a metodologia de co-design da Bleximo, onde a codificação e o design de hardware se sucedem, com foco em aumentar a velocidade de execução de um determinado algoritmo. A abordagem holística subjacente ao desenvolvimento de produtos, abrangendo tudo, desde a física fundamental dos supercondutores até a arquitetura de software de um sistema de computação quântica implantado, integra algoritmos, software e hardware em uma plataforma.
Essa estratégia de desenvolvimento unificado é semelhante para todos os casos de uso, embora cada sistema de computação possa exigir alterações e melhorias específicas para um determinado aplicativo. Como tal, é fundamental para o modelo de negócios da Bleximo colaborar estreitamente com clientes e parceiros de I&D – sejam agências governamentais, laboratórios nacionais, instituições académicas ou outras empresas tecnológicas – para garantir uma compreensão granular dos seus respetivos pontos problemáticos de fluxo de trabalho e requisitos de computação a jusante.
Co-design e colaboração
Fabio Sanches é chefe de engenharia quântica na Bleximo, trabalhando com clientes para desenvolver algoritmos quânticos direcionados que solucionem seus difíceis problemas computacionais enquanto constroem uma estrutura de software para algoritmo e co-design de hardware. A razão de ser dos computadores quânticos para aplicações específicas, diz Sanches, é enfrentar um desafio que o cliente enfrenta do ponto de vista da computação de alto desempenho. “O cliente normalmente terá um problema que exige muito poder computacional e uma quantidade considerável de tempo – mesmo com acesso a recursos computacionais de ponta”, explica ele. “Esses problemas são os melhores candidatos para estudar a eficácia e as vantagens das soluções de computação quântica.”
Começando com uma classe específica de problemas práticos – por exemplo, a optimização da cadeia de abastecimento ou a fixação de preços de produtos financeiros – a tarefa de Sanches e colegas é compreender quais os algoritmos quânticos que fazem sentido para resolver o problema em questão. O resultado final de tempos de execução reduzidos e operação mais rápida depende da estreita interação entre a equipe de algoritmos da Bleximo e a função de engenharia de hardware.
“É nesse vaivém que agregamos valor aos nossos clientes”, observa Sanches. “Em última análise, como os computadores quânticos são mais adequados para certos problemas, achamos que faz sentido construir sistemas totalmente adaptados para essas tarefas, co-desenvolvendo algoritmos quânticos, processadores quânticos e suporte de hardware ajustado para essas aplicações específicas.”
Reduzindo o custo e a complexidade
A abordagem específica da aplicação, por sua vez, significa que a Bleximo é capaz de eliminar grande parte da sobrecarga de hardware associada aos sistemas de computação quântica, reduzindo os investimentos iniciais. “Nosso mantra é que menor complexidade se traduz em maior confiabilidade e menores custos operacionais e de capital”, explica Chiara Pelletti, diretora de engenharia de hardware da empresa. No nível mais avançado do sistema, isso significa que qubits e acopladores – bem como componentes de processador, controladores de micro-ondas e outros blocos de construção de hardware – são adicionados apenas como “obrigatórios” e não como “agradáveis”.
“O objetivo é descobrir a melhor arquitetura para um processador quântico específico de aplicação – quantos qubits de tipos diferentes são necessários e como eles se conectam entre si – e projetar o hardware para garantir que ele possa executar operações específicas de porta com eficiência”, acrescenta Pelletti. Dito de outra forma: projete a arquitetura mais simples possível em hardware para fornecer os recursos necessários para o software, ao mesmo tempo que constrói uma plataforma com potencial de escalar para um número maior de qubits ao longo do tempo.
Para agilizar o design desses processadores quânticos supercondutores específicos para aplicações, Pelletti e sua equipe desenvolveram uma ferramenta de software para otimização de chips quânticos – na verdade, layout automatizado de chips para o posicionamento ideal de todos os componentes do processador. “O fluxo de trabalho inclui o ajuste fino de áreas de processador cada vez maiores com o objetivo de atender às especificações e melhorar o tempo de coerência, que é o tempo que um qubit pode basicamente ‘permanecer vivo’”, acrescenta ela. “A engenharia de acoplamentos para acelerar os processos de porta e leitura e, ao mesmo tempo, reduzir os níveis de ruído nos permite aumentar o número de operações que podem ser executadas enquanto o processador permanece coerente.”
Ampliando, os principais drivers técnicos de Pelletti e sua equipe estão eliminando qualquer interferência que possa afetar a operação do qubit; projetar a plataforma para reduzir a conversa cruzada clássica; e a introdução de dispositivos de filtragem ad-hoc no próprio chip para proteger os qubits da decoerência. Escolhas cuidadosas em torno da tecnologia de embalagem também são essenciais para maximizar a coerência, enquanto uma abordagem baseada em dados para o design de chips sustenta tudo, incluindo a verificação experimental (e iteração) das principais métricas de desempenho e sua dependência de processos de microfabricação, embalagem de chips, condições operacionais criogênicas e o eletrônica de controle.
É tudo sobre as pessoas
Apesar dos diferenciais tecnológicos, a proposta de valor da Bleximo tem tudo a ver com as suas pessoas – ou mais precisamente, o alinhamento do conhecimento e experiência colectiva do domínio da equipa versus os requisitos em rápida evolução da indústria nascente da computação quântica. “No lado de hardware e software, nossa força reside em ter uma combinação talentosa de engenheiros – focados na execução operacional e em questões como escalabilidade, capacidade de fabricação e reprodutibilidade – trabalhando ao lado de cientistas preparados para pesquisas aplicadas inovadoras”, explica Sanches.
A Bleximo, por sua vez, também é única por ter uma equipe de engenheiros mecânicos com conhecimento especializado em ciência e tecnologia criogênica – especificamente, os subsistemas de refrigeração de diluição e a fiação especializada necessária para alcançar a operação em temperatura ultrabaixa dos processadores quânticos supercondutores. “Podemos levar em consideração a física de todo o sistema de computação quântica devido à nossa experiência interna em diversas disciplinas”, acrescenta Sanches. “Desta forma, estamos criando soluções para resolver os problemas fundamentais desta tecnologia emergente – soluções que acabarão por levar o poder da computação a um território desconhecido.”
De forma mais ampla, argumenta Pelletti, a computação quântica representa um caminho de carreira atraente para estudantes talentosos de graduação e pós-graduação nas ciências físicas e engenharia, especialmente aqueles com interesse na resolução contínua de problemas na interface entre a física de ponta e o desenvolvimento tecnológico. “Participar de uma start-up é uma ótima maneira de obter exposição a todas as principais disciplinas da área – design de processadores, testes, criogenia e desenvolvimento de algoritmos – para que você possa descobrir onde está sua preferência”, conclui ela.
Tornando os computadores quânticos práticos
Alexei Marchenkov é fundador e CEO da Bleximo. Aqui ele dá Mundo da física a manchete aborda o roteiro comercial e tecnológico da start-up.
Que tipos de clientes e parceiros de P&D você deseja envolver?
O foco da Bleximo em sistemas específicos de aplicações nos dá uma vantagem única, especialmente com organizações que já possuem um programa quântico estabelecido. Estamos ansiosos para trabalhar com equipes que tenham uma compreensão diferenciada de quais são seus problemas computacionais e também do que almejam em termos de uma solução de computação quântica para um determinado problema ou ponto problemático em seu fluxo de trabalho.
Nesse cenário, podemos conversar imediatamente com o cliente para começar a projetar um sistema de computação quântica que atenda aos seus requisitos, trabalhando em estreita colaboração com ele durante toda a implantação dos módulos quânticos. Da nossa perspectiva, um cientista farmacêutico, por exemplo, cuja função principal é conceber novos medicamentos de grande sucesso, não precisa de saber programar um computador quântico. Em vez disso, integraremos a computação quântica nas suas operações diárias.
Como você está aproveitando o ecossistema emergente da indústria em ciência e tecnologia quântica?
Juntamente com as nossas colaborações existentes com clientes e parceiros, uma iniciativa planeada é trazer mais investigadores académicos e governamentais, bem como start-ups quânticas para a mistura. Atualmente temos vários projetos em andamento com instituições de pesquisa e empresas que desenvolvem produtos para computação quântica, sensoriamento e comunicações. Essas parcerias aceleram o desenvolvimento de nossa própria plataforma e, ao mesmo tempo, geram receita.
Como é o sucesso no curto e no médio prazo?
Neste momento, a prioridade da Bleximo é a melhoria contínua dos produtos e a inovação tecnológica, desenvolvendo as arquiteturas, algoritmos e métodos de compilação que irão melhorar o desempenho dos nossos processadores quânticos supercondutores.
Nos próximos 12 meses, implantaremos processadores direcionados a vários algoritmos específicos – no nível de oito a 16 qubits – e iniciaremos testes beta com uma rede de parceiros estratégicos. O contexto aqui é que os tempos de conectividade, fidelidade e coerência são frequentemente um gargalo para os desenvolvedores, muito mais do que um grande número de qubits. Nossos parceiros poderão executar seus softwares em nosso backend e comparar seu desempenho com o de outros backends.
Daqui a três anos, planejamos expandir para processadores de 1000 qubit. Com isso em mente, estamos trabalhando em uma arquitetura de processador híbrido que combina tecnologias supercondutoras e fotônicas que acreditamos que irá desbloquear um controle muito mais barato e confiável de qubits supercondutores em um chip de alta densidade – até 1000 qubits em um wafer de 6 polegadas. .
O posto A Bleximo constrói sua vantagem competitiva com uma abordagem específica do aplicativo apareceu pela primeira vez em Mundo da física.
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- Fonte: https://physicsworld.com/a/bleximo-builds-its-competitive-advantage-with-an-application-specific-approach/
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