Recentemente, publicamos sobre os recentes avanços e esforços com computação quântica e quantum-inspired em vários setores. Este post do blog fornece definições desses conceitos, focando nas aplicações específicas e casos de uso em que as empresas estão trabalhando hoje, destacando os benefícios que estão encontrando.

Computação Quântica vs. Computação quantum-inspired

A computação quântica é o campo de pesquisa e atividade que ganhou um grande destaque e avanço nos últimos cinco anos.

Sem entrar em todos os detalhes técnicos e científicos, este campo está explorando como aproveitar os poderes da mecânica quântica para construir computadores que operam com base em bits quânticos, ou “qubits”. O conceito de qubits é diferente dos bits digitais, já que um qubit pode ser 0 e 1 ao mesmo tempo, ou qualquer valor entre eles; trata-se de medir probabilidades. Isto é chamado de “superposição” na computação quântica.

O desafio com computadores quânticos é que eles são difíceis e caros de operar, exigindo temperaturas zero absolutas, etc., o que significa que apenas as maiores empresas de tecnologia e empresas iniciantes bem capitalizadas podem se dar ao luxo de construí-los e operá-los.

A computação quantum-inspired, como uma categoria ampla, é o campo que visa evitar estes desafios e ainda gerar alguns dos benefícios que a computação quântica atual trará no futuro. Um grande exemplo disso são os esforços destinados a melhorar significativamente nossa capacidade de resolver problemas maiores e mais complexos de otimização combinatória (CO).

Os problemas de CO são muito comuns entre as indústrias e ocorrem a qualquer momento em que você precisa encontrar a solução máxima ou mínima, a partir de um conjunto grande, mas finito, de permutações ou combinações. O exemplo de otimização de tráfego da Ford, que está no post no blog anterior é um grande exemplo de um problema de otimização combinatória.

A boa notícia para os executivos que tomam a decisão sobre o caminho a seguir é que o recozimento quântico e os algoritmos de recozimento digital quantum-inspired são basicamente idênticos. É por isso que, na Fujitsu, consideramos a computação quantum-inspired como uma boa ponte para o futuro da computação quântica.

Há duas razões para isso:

1. O Fujitsu Digital Annealer (DA) pode resolver problemas que não podemos resolver com computadores clássicos de uso geral, assim como com computadores quânticos. O DA é uma solução que se mantém por si só, mesmo que nunca se faça a transição para a computação quântica real, por exemplo, devido a considerações de ROI.

2. Qualquer algoritmo que desenvolvermos em plataformas de computação de inspiração quântica, como o DA, será capaz de ser reutilizado em futuros computadores quânticos quando eles estiverem on-line. Não há trabalho de desenvolvimento descartável e você será capaz de transitar sem problemas para a computação quântica através do DA.

Histórias de sucesso do Digital Annealer

A Fujitsu tem a sorte de ter a oportunidade de trabalhar com algumas das maiores e mais visionárias empresas do mundo para demonstrar o valor do Digital Annealer. Estes clientes experimentaram o impacto tangível que esta solução pode ter, e compreenderam o alto ROI que ela pode gerar em seu nome. Vejamos três exemplos reais:

1.BMW | Posicionamento e movimento de robôs para vedação de carros em PVC

Desafio: Como parte da operação da oficina de pintura, os carros têm que passar por uma vedação de PVC para torná-los à prova d’água. Isto é executado por vários robôs que trabalham em paralelo para selar a carroceria do carro no menor tempo possível. O objetivo é encontrar constantemente em tempo quase real os caminhos ideais para os movimentos desses robôs.

Benefício: Trabalhando com a equipe Fujitsu, a BMW demonstrou que o DA foi capaz de otimizar os movimentos dos robôs para 64 costuras em tempo quase real, encontrando a solução mais otimizada entre 1,8*10^106 possibilidades. Isto resultou na conclusão acelerada desta complexa atividade de vedação e na capacidade de mover carros mais rapidamente através do processo de produção, o que gera benefícios comerciais significativos.

2. Incubadora principal: Unidade de P&D do Commerzbank | Otimização da Securitização da Carteira de Empréstimos de Veículos

Desafio: As contas a receber de contratos de leasing são vendidas aos investidores para otimizar a gestão da liquidez dos bancos e das empresas de leasing. O agrupamento dos ativos subjacentes nas parcelas dos títulos negociáveis resultantes é um problema complexo de otimização combinatória.

Benefício: O Digital Annealer otimizou o pacote de empréstimos, dando ao Commerzbank a capacidade de otimizar carteiras com milhares de ativos muito mais rapidamente do que com os métodos tradicionais. Além disso, a Fujitsu mostrou melhorias medidas pela redução do risco total da carteira e pelo aumento de seu valor total.

3. Toray Industries (Farmacêuticas) | Otimizando a Estabilidade de Estruturas Moleculares

Desafio: Como parte da R&D de medicamentos, os pesquisadores estão buscando a modelagem por computador como um meio de prever as combinações ideais de novos arranjos moleculares, também conhecidos como a conformação da cadeia lateral de proteínas. O cliente decidiu usar o Digital Annealer para prever as estruturas mais estáveis para a conformação de proteínas em cadeia lateral.

Benefício: O cliente estava animado que “o problema das grandes proteínas, que um computador de uso geral não conseguiu resolver após três a quatro horas de computação, foi resolvido em cerca de 20 segundos pela Digital Annealer. …pudemos chegar a respostas que estavam fora do alcance usando a forma convencional”.

O poder do Digital Annealer

A computação quantum-inspired está se tornando rapidamente uma técnica amplamente adotada para resolver problemas de otimização combinatória em larga escala. Na Fujitsu, estamos continuamente avançando no que pode ser alcançado com o Digital Annealer, o que é demonstrado por estes marcos emocionantes, inclusive:

• A primeira implementação bem-sucedida no local da solução Digital Annealer.
• Escalabilidade demonstrada até uma solução de Digital Annealer de 100.000 bits para otimizar a programação da linha de produção da Fuji Film.
• A solução de Digital Annealer de próxima geração com até 1 milhão de bits.

Dado o rápido ritmo de progresso, nossa recomendação mais importante para os executivos é começar agora por este caminho. Não há dúvida de que a computação quântica estará disponível em escala num futuro próximo a médio prazo e as grandes empresas não podem correr o risco de ficarem para trás. E não há melhor maneira de iniciar sua jornada na computação quântica do que entregando um valor significativo trabalhando com o Digital Annealer da Fujitsu. Estes resultados garantirão que sua organização permaneça no rumo e se torne líder neste novo e empolgante campo, ampliando os limites do que pode ser alcançado com computadores a partir de hoje.