Munster Technological University lança a primeira plataforma de nuvem quântica da Irlanda na AWS para impulsionar a pesquisa colaborativa
A QCloud liga 13 institutos de investigação, apoiando 11 grandes projectos de computação quântica e transformando o panorama da investigação quântica na Irlanda.
Indústria
Education
Desafio
Criar o primeiro centro de computação quântica em colaboração da Irlanda, ultrapassando as barreiras que restringiam o acesso à investigação.
Outcome A Rackspace Technology construiu para a MTU uma zona de aterragem no AWS para utilizar o Amazon Braket em projectos de investigação de computação quântica em toda a Irlanda. Soluções Public Cloud Plataformas Amazon Web Services (AWS)Professional & Managed Services
Professional ServicesCliente
Fundada em 2021, a Munster Technological University (MTU) é uma universidade tecnológica multi-campus com seis localizações no sudoeste da Irlanda. Sendo o principal centro de cibersegurança da Irlanda a nível da União Europeia (UE), o MTU centra-se no avanço das tecnologias da próxima geração com potencial para afetar a segurança nacional e a resiliência da indústria. Esta missão levou a MTU a lançar a QCloud - uma plataforma de computação quântica em nuvem pioneira no seu género, que proporciona aos investigadores de toda a Irlanda um acesso seguro e escalável a recursos de computação quântica, democratizando o acesso a esta tecnologia crítica.
"Na computação clássica, a informação é armazenada em código binário, representado por uns e zeros", afirmou a Dra. Hazel Murray, Ph.D., professora de cibersegurança e líder do projeto QCloud na MTU. "A computação quântica, no entanto, utiliza partículas quânticas, em que a informação é codificada nos estados quânticos de electrões ou fotões, por exemplo. Isto permite uma flexibilidade exponencialmente maior na representação de dados, revelando o potencial para armazenar e analisar informações para além das limitações dos sistemas clássicos".
A computação quântica permite a análise avançada de sistemas complexos e probabilísticos, desde o comportamento das ondas do mar até à atividade neural no cérebro. Estas capacidades abrem novas fronteiras na investigação e inovação em várias disciplinas, incluindo a criptografia, a modelização do clima e os sistemas autónomos.
"Durante todo o processo, a Rackspace deu um apoio incrível. Foi a primeira vez que me candidatei a um grande financiamento da UE e eles orientaram-me em todas as fases do processo. A Rackspace tornou-o exequível, dividiu-o e deu-nos as competências para mantermos o projeto no futuro."
Situação
Antes da criação da QCloud, os investigadores na Irlanda enfrentavam obstáculos significativos no acesso aos recursos de computação quântica. "Construir um computador quântico pode custar mais de 10 milhões de euros, sem contar com os custos contínuos de manutenção, actualizações e as competências altamente especializadas necessárias para o gerir e operar", disse Murray. "Para além destes desafios, tem de funcionar num ambiente abaixo de zero. Simplesmente não é viável para pequenas equipas de investigação construir e manter um computador quântico".
O próprio processo de candidatura ao financiamento representou um desafio significativo. Quando a MTU identificou pela primeira vez a oportunidade de financiamento da Nuvem Europeia para a Ciência Aberta (EOSC), deparou-se com requisitos de documentação complexos e prazos apertados. A universidade terá de demonstrar não só a viabilidade técnica da sua plataforma de computação quântica, mas também o seu impacto mais vasto na investigação em toda a Irlanda.
A MTU estava também a confrontar-se com o complexo desafio de gerir o acesso e os custos em várias instituições, respeitando simultaneamente rigorosas restrições orçamentais. A universidade precisava de uma solução que permitisse aos investigadores utilizar recursos de computação quântica sem exceder os limites de financiamento.
O acesso à computação quântica foi severamente limitado a nível mundial. Murray referiu que existem "provavelmente cerca de quatro" grandes computadores quânticos em todo o mundo, o que restringe o seu acesso à maioria das universidades e investigadores. Esta escassez levou a que muitos investigadores se limitassem a utilizar simuladores, que não podiam ter em conta factores do mundo real como o ruído quântico. "Se eu verificasse os meus algoritmos de criptografia quântica num simulador, ele poderia dizer que tudo está a funcionar perfeitamente", disse Murray. "Mas, na realidade, por muito bom que seja o processador quântico, haverá sempre um elemento de ruído".
Para além destas limitações de hardware, os investigadores enfrentaram outras barreiras à colaboração e à educação. As equipas de diferentes instituições tiveram dificuldade em trabalhar em conjunto de forma eficaz em projectos quânticos. Além disso, surgiu uma lacuna educacional crítica, com alguns estudantes a licenciarem-se em programas de ciências informáticas, engenharia ou matemática sem exposição a conceitos de computação quântica - um domínio em rápido avanço no qual irão provavelmente trabalhar.
"A colaboração com a Rackspace Technology foi crucial para a criação da infraestrutura da QCloud, especialmente tendo em conta os conhecimentos técnicos necessários em várias áreas da infraestrutura da Amazon. A experiência da sua equipa em todas estas áreas foi inestimável."
Soluções
A experiência foi uma das principais razões pelas quais a MTU escolheu a Rackspace Technology como parceira, começando com a sua candidatura a financiamento através do EOSC. A experiência da Rackspace guiou a MTU através de um processo de proposta bem-sucedido, ganhando financiamento como a primeira parte da jornada. A equipa técnica acelerou então a implementação, criando uma zona de aterragem AWS. Utilizando o acelerador da zona de aterragem, a equipa da Rackspace concebeu e implementou uma arquitetura alinhada com os objectivos da MTU e os objectivos a longo prazo do projeto.
A MTU lançou o QCloud em fevereiro de 2024, estabelecendo o primeiro ambiente de computação em nuvem quântica da Irlanda com 600 000 euros de financiamento do projeto European Open Science Cloud (EOSC) Future. Esta iniciativa da União Europeia fornece financiamento estratégico para ligar os fornecedores de serviços comerciais aos investigadores através do ecossistema EOSC, apoiando projectos que tornam os serviços comerciais de ponta mais acessíveis através do EOSC Marketplace.
A QCloud fornece uma infraestrutura segura e escalável que permite aos investigadores de toda a Irlanda aceder a computadores quânticos reais através da nuvem, em vez de dependerem de simuladores básicos. Ao centralizar os recursos de computação quântica, a QCloud elimina as barreiras institucionais, apoiando simultaneamente a segurança e o controlo dos custos. "O projeto QCloud proporciona acesso gratuito e escalável à computação quântica a qualquer investigador na Irlanda", afirmou Murray.
A colaboração entre a MTU, a Rackspace Technology® e a Amazon Web Services (AWS) resultou num ambiente de investigação quântica abrangente que inclui:
- Uma plataforma centralizada que fornece acesso à computação quântica a oito universidades e 13 institutos de investigação
- Zona de aterragem da Torre de Controlo AWS com Account Factory para uma gestão de projectos simplificada
- Painel de controlo de custos quânticos personalizado para o Amazon Braket utilizando o Amazon Identity and Access Management (IAM), o AWS Braket, o AWS Cloud Development Kit (CDK), o Amazon EventBridge e o Amazon CloudWatch
- Acompanhamento dos custos em tempo real com alertas orçamentais automáticos e sistemas de gestão
"A colaboração com a Rackspace Technology foi crucial para a criação da infraestrutura da QCloud, uma vez que exigia conhecimentos especializados em várias áreas da infraestrutura da Amazon AWS," afirmou a Dra. Anila Mjeda, Ph.D., Professora de Cibersegurança, MTU. "A experiência técnica da equipa da Rackspace em todas estas áreas foi incrivelmente útil."
Com acesso às capacidades de computação quântica da QCloud, os investigadores da podem explorar aplicações avançadas, como a segurança de sistemas autónomos, lançando as bases para um futuro movido a quantum. "O acesso à computação quântica permite-nos fazer avançar a engenharia de software quântico e alimentar a próxima geração de inovadores", acrescentou Mjeda.
A solução inclui também mecanismos inovadores de controlo de custos que evitam gastos excessivos e permitem aos investigadores monitorizar a utilização dos seus recursos de computação quântica em tempo real. Integra-se na rede de distribuição quantum key da Irlanda, que se estende de Dublin a Waterford e Cork. Os especialistas da AWS trabalharam com os arquitectos da Rackspace para aperfeiçoar a Solução de Controlo de Custos Quantum da AWS para as particularidades do ambiente da QCloud.
A AWS foi um colaborador solidário e um parceiro generoso neste esforço e facilitou dias de imersão em arquitetura abrangentes para proporcionar formação especializada a investigadores e estudantes de pós-graduação. Estas sessões incluíram experiência prática com o Amazon Braket e instrução em programação de computação quântica, fazendo a ponte entre o conhecimento teórico e a aplicação prática.
"O projeto Quantum Cloud permite aos investigadores explorar o potencial inexplorado da computação quântica", afirmou Murray. "Oferecemos acesso a competências e um ambiente de investigação de confiança para qualquer equipa de investigação."
Uma componente fundamental da missão educativa da QCloud é o projeto QuantumEd, um dos 11 projectos apoiados pela plataforma. Dirigido pela MTU em colaboração com a Universidade de Limerick (UL), a Universidade Tecnológica de Dublin (TUD), o University College Dublin (UCD) e a Universidade de Maynooth (MU), o QuantumEd tem por objetivo melhorar a qualidade e a acessibilidade dos recursos educativos quânticos. Através desta iniciativa, investigadores, educadores e estudantes têm acesso a laboratórios e ambientes práticos de computação quântica.
"Desde a visão inicial até à construção da infraestrutura, a Rackspace Technology apoiou-nos em todas as fases do processo", afirmou Murray. "Independentemente do que precisássemos, eles podiam fornecer-nos ou pôr-nos em contacto com alguém que pudesse fazê-lo."
A QCloud liga 13 instituições de investigação em toda a Irlanda, permitindo 11 projectos inovadores de computação quântica e apoiando 12 empresas em fase de arranque desde o seu lançamento em fevereiro de 2024.
Resultado
A QCloud transformou o panorama da investigação quântica na Irlanda, ligando oito universidades, 13 institutos de investigação e apoiando 12 empresas em fase de arranque até à data. Desde a sua criação, foram lançados onze grandes projectos de investigação, com cinco novos estudantes a acederem diretamente aos recursos quânticos.
O impacto vai para além dos números. "É muito importante que as nossas infra-estruturas, processos e sistemas sejam capazes de manter esses dados seguros", afirmou Murray. "A Irlanda armazena uma grande percentagem dos dados da UE. Estamos na vanguarda da cibersegurança e a alargar os limites do que vai acontecer a seguir".
A plataforma reforçou significativamente a posição da Irlanda na investigação quântica. Os investigadores podem agora testar teorias em computadores quânticos reais em vez de em simuladores. As universidades oferecem experiência prática em computação quântica aos estudantes, enquanto a plataforma promove parcerias de investigação internacionais. Os projectos abrangem a criptografia quântica, o desenvolvimento da Internet quântica e as infra-estruturas de segurança orientadas para o futuro.
"Durante todo o processo, a Rackspace deu-nos um apoio incrível", afirmou Murray. "Foi a minha primeira experiência a candidatar-me a um grande financiamento da UE e eles orientaram-me em todas as fases do processo. Rackspace made it achievable, broke it down for us and gave us the skills to maintain the project ourselves going forward."
Olhando para o futuro, a MTU pretende tornar a QCloud sustentável e expandir o seu impacto. "O nosso objetivo é fazer com que a computação quântica aceda ao status quo", disse Murray. "Não deve ser visto como uma coisa 'agradável de ter' - deve ser fundamental que, como investigador de computação quântica, execute o seu código em computadores quânticos".
A universidade espera duplicar os seus projectos de investigação no próximo ano e dá as boas-vindas a novos participantes. "Este é um momento notável para a inovação na computação quântica", afirmou Murray. "Estamos finalmente a ver as ideias evoluírem para produtos comerciais e socialmente benéficos, ao mesmo tempo que exploramos novas possibilidades."
Através da QCloud, a MTU estabeleceu a Irlanda como um centro de investigação quântica, democratizando o acesso a recursos de computação quântica de ponta e promovendo a próxima geração de inovação quântica.
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