Um chip supercondutor do MIT, que usa junções
Josephson
O setor secreto de inteligência do
governo dos EUA, a Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), anunciou um programa para
construir um supercomputador empregando materiais supercondutores. A IARPA junto
com a IBM, Raytheon e Northrop Grumman deverão
desenvolver o supercomputador, mas os detalhes financeiros exatos do acordo não
estão disponíveis. Em última análise, a finalidade do programa é construir um supercomputador
em escala exa - um computador que é capaz de executar, pelo menos, 1.000
petaflops (1 exaflop), ou cerca de 40 vezes mais rápido do que os supercomputadores
atuais. E sim, caso você esteja se perguntando, esse supercomputador certamente
será usado por agências como a CIA
e a NSA para quebrar mensagens
criptografadas.
Como
você provavelmente já deduziu, a IARPA é uma versão de inteligência do Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DARPA).
Uma rápida olhada nos programas
de pesquisa da IARPA mostra semelhanças com a DARPA, mas com um viés para a
engenharia social, computação neuromórfica e análise de big data. Neste caso, o supercomputador supercondutor é parte do
programa Cryogenic
Computing Complexity (C3).
A principal
tarefa do C3 é encontrar um caminho para a computação em escala exo, que não exija
requisitos de energia e refrigeração extremamente caros. Os melhores supercomputadores
atuais no mundo consomem cerca de 10 megawatts de energia para fornecer 20
petaflops de computação. Enquanto o hardware está se tornando energeticamente mais
eficiente - graças aos avançados nós como o Intel 14 nm e o monstruoso paralelismo
do CPU Power8 da IBM - esses avanços por si só não são suficientes para tornar viável
a computação em escala exo. É necessário um novo tipo de computação, uma
alternativa que não consuma tanta energia nem produza tanto calor.
Já existem alguns processadores quânticos supercondutores,
como este de 128 qubit da D-Wave - mas eles não são capazes de aplicações em
supercomputação
Introduzir
a lógica supercondutora - que é essencialmente um termo genérico para qualquer
tipo de computador que usa a supercondutividade para reduzir a zero a resistência do
circuito/transistor - reduzirá massivamente o consumo de energia e a geração
de calor. Neste caso, parece que as companhias envolvidas no projeto deverão
investigar especificamente a utilização de junções Josephson. Basicamente, se
você colocar um semicondutor no meio de um fio supercondutor, você pode ativar
o efeito Josephson em um interruptor(comutador,chave) com um baixíssimo consumo
de energia. Essa abordagem é chamada de single-flux
quantum (SFQ) logic – lógica de um único fluxo de quantum (SFQ) - e mais importante,
é possível usá-la para conduzir um computador digital (binário). (computação
usando supercondutores faz referência à computação quântica, mas nem sempre)
O programa
C3 da IARPA também considera o desenvolvimento da memória criogênica, que vai
operar muito próxima com a CPU contendo supercondutores - mas atualmente não há
detalhes sobre o aspecto dessa memória. Em ambos os casos, o poder
de processamento não tem sentido sem os caches
e a memória principal para apoiá-la.
O plano
é construir um protótipo de lógica supercondutora e memória, e se for um
sucesso, avançar para a fase 2 do C3, que deverá ver essas novas tecnologias trabalhando
em um supercomputador supercondutor utilizável. Pesquisas iniciais sugerem que a
lógica supercondutora pode comutar a velocidades de 770 GHz, e fornecer cerca
de 100 petaflops de desempenho enquanto consome apenas 200 kilowatts.
Nesse ínterim, a IBM e a Nvidia estarão prontas
para construir dois supercomputadores de 150 petaflops para o Departamento de
Energia dos Estados Unidos - que vai ser, de longe, os supercomputadores mais
eficientes do mundo, mas que continuam a consumir energia suficiente para alimentar
milhares de residências.
