Por: Jason Zander, vicepresidente ejecutivo de misiones y tecnologías estratégicas en Microsoft.
Microsoft anunció nuevos avances en Azure Quantum destinados a acelerar el descubrimiento científico.
Desde la Edad del Hierro que revolucionó la agricultura, hasta la Edad del Silicio que revolucionó la forma en que nos comunicamos, los nuevos materiales siempre han creado puntos de inflexión para el progreso social. Los avances en este espacio serán transformadores. Por ejemplo, la industria del transporte puede desarrollar baterías más eficientes y potentes. Los investigadores farmacéuticos pueden desarrollar nuevos medicamentos. La industria química podrá descubrir compuestos más seguros y sostenibles para los productos que usamos a diario, como productos electrónicos, pinturas y textiles. Y lo que es más importante, los científicos podrán resolver los desafíos más apremiantes de la sociedad, como revertir el cambio climático y abordar la inseguridad alimentaria.
Sin embargo, entender la naturaleza no es tarea fácil. Para cálculos precisos de los estados cuánticos más complejos de las moléculas, la cantidad de estados de energía de solo 100 electrones puede exceder la cantidad de átomos en el universo visible.
Ahora, con una nueva generación de IA, los modelos de IA más avanzados del mundo se unen con nuestra interfaz de usuario universal, el lenguaje natural, y el lenguaje fundamental de la naturaleza, la química, para dar paso a una nueva era de descubrimiento científico. Y ese es solo el primer paso mientras nos preparamos para una transformación aún mayor que tenemos por delante: la supercomputación cuántica.
Los innovadores pueden comenzar a experimentar con el mejor hardware cuántico del mundo en Azure Quantum y prepararse para resolver problemas más complejos cuando la supercomputación cuántica se haga realidad. Nos acercamos con rapidez al momento en que los científicos y las empresas podrán resolver problemas que antes eran intratables para desbloquear el crecimiento y el progreso humano.
En esta ocasión, presentamos tres avances en Azure Quantum hacia esta visión.
1. Azure Quantum Elements
Azure Quantum Elements acelera el descubrimiento científico al integrar los últimos avances en computación de alto rendimiento (HPC, por sus siglas en inglés), inteligencia artificial y computación cuántica.
Con Azure Quantum Elements, los científicos y desarrolladores de productos pueden:
- Reducir el tiempo de impacto y los costos a través de la aceleración de la canalización de I+D y el lanzamiento de productos innovadores al mercado más rápido, y algunos clientes ven una aceleración de seis meses a una semana desde el inicio del proyecto hasta la solución.
- Aumentar de manera importante el espacio de búsqueda de nuevos materiales, con el potencial de escalar de miles de candidatos a decenas de millones.
- Acelerar ciertas simulaciones químicas 500 mil veces, lo que es como comprimir un año en un minuto.
- Prepararse para la computación cuántica escalada al abordar los problemas de química cuántica hoy con IA y HPC, mientras experimentan con el hardware cuántico existente y obtienen acceso prioritario a la supercomputadora cuántica de Microsoft en el futuro.
A través de la utilización de este completo sistema, los investigadores pueden hacer avances en química y ciencia de los materiales con una escala, velocidad y precisión sin precedentes.
Escala. Los científicos pueden comprender las complejas reacciones necesarias para producir un producto, encontrar nuevos candidatos y optimizar todo el proceso. Por ejemplo, los científicos ahora pueden usar Azure Quantum Elements para explorar 1,5 millones de configuraciones potenciales en reacciones complejas compuestas por 50 000 pasos elementales. Los primeros usuarios ya están utilizando esta escala masiva para encontrar reemplazos más sostenibles para usar en muchos productos cotidianos, o productos completamente nuevos para escenarios innovadores.
Velocidad. Azure Quantum Elements acelera la simulación mediante la incorporación de modelos de IA especializados de Microsoft para química, que entrenamos en millones de puntos de datos de química y materiales. Basamos estos modelos en las mismas tecnologías innovadoras que ustedes ven en otros lugares con IA generativa. Si bien Copilot comprende el lenguaje de los humanos, Azure Quantum Elements también comprende el lenguaje de la naturaleza: la química.
Precisión. Hoy en día, los científicos utilizan modelos de IA únicos y escala HPC para ejecutar simulaciones con niveles más altos de precisión que antes no estaban disponibles. Azure Quantum Elements también integra computación clásica y cuántica para proporcionar una vía de acceso a una precisión de simulación aún mayor. En el futuro, los científicos creen que una supercomputadora cuántica permitirá el diseño químico predictivo con una precisión de 100X.
Los innovadores de la industria, incluidos BASF, AkzoNobel, AspenTech, Johnson Matthey, SCGC y 1910 Genetics, ya adoptaron Azure Quantum Elements para transformar su investigación y desarrollo, y hoy, otros pueden unirse a ellos. Azure Quantum Elements estará disponible en versión preliminar privada en unas pocas semanas y puede registrarse hoy para obtener más información.
2. Copilot en Azure Quantum
Copilot en Azure Quantum ayuda a los científicos a usar el lenguaje natural para razonar a través de problemas complejos de química y ciencia de los materiales.
Con Copilot en Azure Quantum, un científico puede realizar tareas complejas sobre una estructura de supercomputación en la nube, IA avanzada y cuántica, todo integrado con las herramientas que usan hoy. Pueden generar los cálculos y simulaciones subyacentes, consultar y visualizar datos y ayudar a obtener respuestas guiadas a conceptos complicados. Al igual que Copilot en otros productos de Microsoft transforma el desarrollo de software, la productividad y la búsqueda, nuestra ambición es que Copilot en Azure Quantum transforme y acelere el descubrimiento científico, ya sea a través de crear productos más seguros y sostenibles, para acelerar el descubrimiento de fármacos o resolver los desafíos más apremiantes en el planeta.
Copilot también ayuda a las personas a aprender sobre computación cuántica y a escribir código para las computadoras cuánticas actuales. Proporciona una experiencia integrada por completo, basada en el navegador disponible para probar de forma gratuita con un editor de código integrado, un simulador cuántico y una compilación de código perfecta. Lo diseñamos para hacer que el complejo sea más manejable y ayudar a cualquiera a explorar la ciencia cuántica, química y de materiales mientras acercamos estos campos de transformación. Compruébenlo hoy.
3. La hoja de ruta de Microsoft hacia una supercomputadora cuántica
El desbloqueo final vendrá cuando las organizaciones puedan diseñar con precisión nuevos productos químicos y materiales con una supercomputadora cuántica. Nuestra industria seguirá un camino similar al que siguieron las supercomputadoras clásicas en el siglo XX. Desde tubos de vacío hasta transistores y circuitos integrados, los avances en la tecnología subyacente permitirán la escala y el impacto.
A medida que avanzamos como industria, el hardware cuántico caerá en una de las tres categorías de niveles de implementación de computación cuántica:
- Nivel 1 – Fundamental: sistemas cuánticos que se ejecutan en qubits físicos ruidosos, que incluyen todas las computadoras cuánticas ruidosas de escala intermedia (NISQ, por sus siglas en inglés) actuales.
- Nivel 2 – Resiliente: sistemas cuánticos que operan en qubits lógicos confiables.
- Nivel 3 – Escala: Supercomputadoras cuánticas que pueden resolver problemas impactantes que incluso las supercomputadoras más poderosas no pueden.
Para llegar a Escala, se requiere un avance fundamental en la física. Microsoft ha logrado este avance y hoy presentó los datos revisados por pares en una revista de la American Physical Society.
Esto significa que Microsoft ha logrado el primer hito hacia una supercomputadora cuántica. Ahora podemos crear y controlar cuasipartículas de Majorana. Con este logro, estamos en camino de diseñar un nuevo qubit protegido por hardware. Con él, podemos diseñar qubits lógicos confiables para alcanzar el nivel resistente y luego progresar para alcanzar la escala.
Una supercomputadora cuántica podrá resolver problemas que son intratables en una computadora clásica y escalará para resolver los problemas más complejos que enfrenta nuestro mundo. Para hacer esto, debe ser eficiente y confiable. Los clientes deben comprender qué tan capaz es un sistema cuántico para resolver problemas reales, desde la máquina hasta la sobrecarga de la red. Es por eso que medir una supercomputadora no puede consistir en contar qubits físicos o lógicos.
Para comprender el rendimiento de una supercomputadora, nuestra industria necesita una nueva medición. Para eso, ofrecemos la métrica de operaciones cuánticas confiables por segundo (rQOPS, por sus siglas en inglés), que mide cuántas operaciones confiables se pueden ejecutar en un segundo. Considera el rendimiento completo del sistema, en lugar de solo el rendimiento de qubit, por lo que hay una garantía de que un algoritmo se ejecutará correctamente.
Nuestra industria aún debe hacer la transición de la era NISQ y, por lo tanto, las computadoras cuánticas de hoy en día están todas en el Nivel 1 con un rQOPS de cero. La primera supercomputadora cuántica necesitará al menos 1 millón de rQOPS y escalará a más de 1000 millones para resolver problemas impactantes de química y ciencia de materiales.
Acelerar el descubrimiento científico juntos
Con el advenimiento de cualquier tecnología innovadora, existen riesgos que deben planificarse y mitigarse. Los principios de IA de Microsoft nos guían y estos principios fundamentales también se aplican a la tecnología cuántica. A medida que desarrollamos nuevos servicios como Azure Quantum Elements y diseñamos nuestra primera supercomputadora cuántica, aplicaremos medidas adicionales de rigor incorporando comentarios durante todo el proceso.
También nos hemos comenzado a preparar ahora para un futuro cuántico seguro. Microsoft tiene un plan integral para garantizar que todos nuestros servicios permanezcan seguros y nos asociamos con nuestros clientes y la industria para respaldar esta importante transición.
La oportunidad frente a nosotros es inmensa. Los científicos y las empresas revolucionarán los componentes básicos de los productos cotidianos para marcar el comienzo de una nueva era de innovación y crecimiento económico. Juntos, podemos comprimir los próximos 250 años de química y ciencia de los materiales en los próximos 25.
