Q-Bet
Intersecção entre computação clássica e quântica, recorrendo a HPC e abordagens computacionais de inspiração biológica, com aplicação em física, codificação de canal e IA
Duração
01/02/2025 - 31/07/2026
Síntese do Projeto
Interligar as computações clássica e quântica aos sistemas de processamento de alto desempenho (HPC) envolve a exploração dos pontos fortes de ambas as abordagens, para resolver problemas complexos de forma eficiente. A computação clássica é excelente na execução de algoritmos sequenciais, explorando a localidade dos dados e lidando com grandes quantidades de informação até um determinado nível de paralelismo, enquanto a computação quântica oferece potencial para resolver certos problemas de forma exponencialmente mais rápida através do paralelismo e emaranhamento quântico.
O projeto Q-Bet tentará encontrar uma metodologia para unir o conhecimento adquirido ao longo de 80 anos de computação clássica, e assim explorar mais eficientemente a computação quântica, investigando os pontos fortes de cada um e superando as limitações do outro. Esta exploração híbrida de ambas as tecnologias será realizada primeiro executando qubits perfeitos com HPC em simuladores quânticos, em algumas das máquinas mais rápidas disponíveis nos nossos datacenters da Universidade de Coimbra, e posteriormente em qubits reais ruidosos em máquinas quânticas reais da IBM (parceira do projeto). O middleware desenvolvido irá promover a experimentação de novos casos de utilização no domínio quântico, nomeadamente na área da física, explorando novos agentes potenciais na forma de deteção de partículas para células de conversão de energia solar. Também procuraremos avançar os problemas de segurança de redes em telecomunicações, desenvolvendo poderosos códigos de correção de erros para tecnologia quântica. Por fim, exploraremos a computação bioinspirada e a IA para realizar inferência bayesiana e executar algoritmos de otimização em diversos domínios.
Ao integrar técnicas de computação clássica e quântica, os sistemas HPC podem aproveitar o poder dos algoritmos quânticos para tarefas específicas, mantendo ao mesmo tempo a robustez e a escalabilidade dos sistemas clássicos. A natureza exploratória do projeto permitirá integrar em ambiente competitivo, uma equipa core com experiência no ensino e investigação em computação quântica. Será possível adicionar novos investigadores à equipa envolvendo mais departamentos e atacando aplicações emergentes, graças à colaboração ativa da IBM Portugal na equipa. O projeto Q-Bet realça o elevadíssimo potencial das arquiteturas híbridas de computação quântica e clássica na realização da próxima geração de HPC.
Adicionalmente, a colaboração transfronteiriça com parceiros externos da Q-Bet permitirá partilhar os custos e recursos associados à investigação e desenvolvimento. Isto pode ajudar a mitigar as restrições financeiras e logísticas que os pequenos países ou instituições individuais podem enfrentar, permitindo um projeto Q-Bet mais ambicioso e impactante. Finalmente, esperamos integrar neste projeto de pesquisa preliminar e exploratória, recomendações específicas relativas à integração de Tecnologias Quânticas nos programas de trabalho do Chips-Act para semicondutores e do EuroHPC para Computação de Alto Desempenho (HPC).