p Um quintilhão de cálculos por segundo. Esse é um com 18 zeros depois. É a velocidade com que um supercomputador exascale processa informações. O Departamento de Energia (DOE) está se preparando para o primeiro computador exascale a ser implantado em 2021. Mais dois virão logo em seguida. Ainda assim, os computadores quânticos podem ser capazes de completar cálculos mais complexos ainda mais rápido do que esses computadores exascale emergentes. Mas essas tecnologias se complementam muito mais do que competem. p Vai demorar um pouco até que os computadores quânticos estejam prontos para lidar com as principais questões da pesquisa científica. Enquanto pesquisadores quânticos e cientistas de outras áreas estão colaborando para projetar computadores quânticos para serem o mais eficazes possível quando estiverem prontos, ainda está muito longe. Os cientistas estão descobrindo como construir qubits para computadores quânticos, a própria base da tecnologia. Eles estão estabelecendo os algoritmos quânticos mais fundamentais de que precisam para fazer cálculos simples. O hardware e os algoritmos precisam estar avançados o suficiente para que os codificadores desenvolvam sistemas operacionais e software para fazer pesquisas científicas. Atualmente, estamos no mesmo ponto da computação quântica em que os cientistas da década de 1950 estavam com computadores que funcionavam em tubos de vácuo. A maioria de nós carrega regularmente computadores em nossos bolsos agora, mas demorou décadas para chegar a esse nível de acessibilidade.

p Em contraste, os computadores exascale estarão prontos no próximo ano. Quando eles são lançados, eles já serão cinco vezes mais rápidos do que nosso computador mais rápido - Summit, no Oak Ridge National Laboratory's Leadership Computing Facility, uma facilidade de usuário do DOE Office of Science. Agora mesmo, eles serão capazes de enfrentar os principais desafios na modelagem de sistemas terrestres, analisando genes, rastreando barreiras à fusão, e mais. Essas máquinas poderosas permitirão aos cientistas incluir mais variáveis ​​em suas equações e melhorar a precisão dos modelos. Contanto que possamos encontrar novas maneiras de melhorar os computadores convencionais, nós vamos fazer.

p Assim que os computadores quânticos estiverem prontos para o horário nobre, os pesquisadores ainda precisarão de computadores convencionais. Cada um deles atenderá a necessidades diferentes.

p O DOE está projetando seus computadores exascale para serem excepcionalmente bons na execução de simulações científicas, bem como em programas de aprendizado de máquina e inteligência artificial. Isso nos ajudará a fazer os próximos grandes avanços na pesquisa. Em nossas instalações de usuário, que estão produzindo quantidades cada vez maiores de dados, esses computadores serão capazes de analisar esses dados em tempo real.

p Computadores quânticos, por outro lado, será perfeito para modelar as interações de elétrons e núcleos que são os constituintes dos átomos. Como essas interações são a base para a química e a ciência dos materiais, esses computadores podem ser incrivelmente úteis. As aplicações incluem a modelagem de reações químicas fundamentais, compreensão da supercondutividade, e projetar materiais a partir do nível do átomo. Os computadores quânticos podem reduzir potencialmente o tempo necessário para executar essas simulações de bilhões de anos para alguns minutos. Outra possibilidade intrigante é conectar computadores quânticos a uma rede quântica de internet. Esta internet quântica, junto com a internet clássica, pode ter um impacto profundo na ciência, segurança nacional, e indústria.

p Assim como o mesmo cientista pode usar um acelerador de partículas e um microscópio eletrônico, dependendo do que precisam fazer, a computação convencional e a quântica terão papéis diferentes a desempenhar. Cientistas apoiados pelo DOE estão ansiosos para refinar as ferramentas que ambos fornecerão para pesquisas no futuro.