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Escrita de propostas de financiamento para computação quântica

Como líder de uma iniciativa quântica, você provavelmente sabe escrever propostas de financiamento muito bem. Não seria útil repetir aqui o que você já sabe. Em vez disso, aqui vamos pegar algumas práticas exemplares de escrita de propostas em geral e mapeá-las para o espaço da computação quântica. Para ser claro, o IBM Quantum® não pode dizer como ganhar financiamentos; cada agência de financiamento tem suas próprias prioridades e cada grupo de pesquisa tem seus próprios pontos fortes. Podemos, no entanto, compartilhar com você quais entregas achamos plausíveis, úteis e empolgantes, além de nossa perspectiva sobre o campo.

Neste guia, examinaremos as seguintes práticas bem conhecidas em escrita de propostas, a partir da perspectiva da computação quântica:

Práticas gerais

Encontrar financiamentos

  • Comece com uma visão geral completa dos financiamentos disponíveis para aumentar as chances e otimizar o encaixe.
  • Alinhe com as iniciativas das agências (tanto objetivos estratégicos quanto cronogramas).

Antes de escrever a proposta (esses são destacados na própria proposta)

  • Realize trabalho inicial como prova de princípio e destaque-o na proposta (preferencialmente trabalho que é bem-sucedido, mas que não pode crescer sem financiamento).
  • Demonstre iniciativa na construção de colaborações (intra-universitária, regionalmente por meio de QICs, nacionalmente).
  • Candidate-se a e obtenha financiamento semente como multiplicador de resultados posteriores.

Na proposta

  • Destaque o trabalho preliminar acima.
  • Proponha trabalho realista em termos de cronogramas, expertise interna, o estado da ciência, colaborações e recursos.
  • Descreva os recursos institucionais, instalações e parcerias que aumentam a viabilidade.
  • Demonstre que o problema que você está perseguindo é importante e não está resolvido. Isso também destaca o domínio do progresso recente no campo.
  • Descreva a expertise e as credenciais da equipe de pesquisa.
  • Liste entregas concretas que são realistas dado os recursos solicitados e as restrições de tempo.
  • Reconheça riscos e forneça estratégias de mitigação realistas.
  • Forneça uma abordagem clara e coerente com métodos concretos, conjuntos de dados, atividades, marcos e pontos de decisão.
  • Aborde o rigor e a reprodutibilidade incluindo qualidade de dados, controles, análise e compartilhamento.
  • Faça conexões entre academia e indústria, e impactos mais amplos em geral.

Sugestões específicas para quântica

Muitas dessas práticas têm desafios especiais quando aplicadas à computação quântica. Por exemplo, a pesquisa em computação quântica é frequentemente muito interdisciplinar, envolvendo pesquisadores de física, matemática e ciência da computação, bem como de áreas de aplicação como ciência dos materiais, química e muitas outras. Isso pode dificultar a demonstração da expertise necessária em uma determinada equipe de pesquisa. O trabalho colaborativo inicial entre grupos pode mitigar essa dificuldade. Nos parágrafos a seguir, descrevemos algumas considerações-chave para implementar essas práticas em propostas de computação quântica.

Encontrar financiamentos

  • Comece com uma visão geral completa dos financiamentos disponíveis para aumentar as chances e otimizar o encaixe.
    • A computação quântica é uma área de pesquisa muito ativa e é apoiada por muitas instituições de financiamento governamental, incluindo NSF, DoE, DoD, DARPA nos Estados Unidos, EU Horizon/Quantum Flagship na Europa e muitas outras.
    • Há muitas iniciativas estaduais ou regionais focadas nos efeitos econômicos da computação quântica.
    • Tem havido muito ênfase na necessidade de uma força de trabalho com conhecimento quântico; muitas propostas terão pelo menos um requisito (se não um foco) em educação e desenvolvimento da força de trabalho.
    • Veja a seção abaixo sobre financiamentos específicos para computação quântica e escrita bem-sucedida de propostas.
  • Alinhe com as iniciativas das agências (tanto objetivos estratégicos quanto cronogramas).
  • Muitas oportunidades de financiamento estaduais e nacionais valorizam a qualificação, requalificação e treinamento de empregos, bem como a criação de empregos.
  • Considere construir conexões entre academia e indústria, bem como entre educadores e instituições com expertise em desenvolvimento da força de trabalho.

Antes de escrever a proposta (esses são destacados na própria proposta)

  • Trabalho inicial como prova de princípio (trabalho que é bem-sucedido, mas que não pode crescer sem financiamento).
    • O trabalho muito inicial poderia ser feito usando o IBM Quantum Open Plan. Para exploração inicial de escalonamento, considere o IBM Quantum Flex Plan ou o Pay-as-you-go Plan. Veja os planos de acesso IBM Quantum para mais informações.
  • Demonstre iniciativa na construção de colaborações (intra-universitária, regionalmente por meio de Centros de Inovação Quântica, nacionalmente).
  • Candidate-se a/obtenha financiamento semente como multiplicador de resultados posteriores.
    • O programa Quantum Credits do IBM Quantum pode ser muito útil para mostrar trabalho inicial de prova de princípio e demonstrar um histórico de escrita de propostas bem-sucedidas. Este programa está aberto a pesquisadores principais em universidades e laboratórios nacionais. Não está disponível para estudantes ou membros da comunidade quântica mais ampla.

Na proposta

  • Destaque o trabalho preliminar acima.
  • Proponha trabalho que seja realista em termos de cronogramas, expertise interna, o estado da ciência, colaborações e recursos.
    • Estimamos que o acesso mínimo para pesquisa novel em computação quântica requer 400 minutos, que é o limite mínimo de compra para a oferta Flex. As necessidades reais variarão por projeto.
    • Normalmente é necessário mais de 400 minutos, portanto, certifique-se de alocar uma quantidade realista para o tempo de QPU na nuvem.
    • Familiarize-se com o estado atual do tempo de execução de jobs, contagens de qubits e assim por diante.
    • Tenha em mente que as aplicações de maior impacto provavelmente aproveitarão tanto a computação quântica quanto a de alto desempenho.
  • O rastreador de vantagem oferece uma visão geral rápida de computações quânticas que estão empurrando os limites do que é alcançável hoje. Descreva os recursos institucionais, instalações e parcerias que aumentam a viabilidade.
    • Colaborações entre disciplinas - como ciência da computação, física, matemática, química e outras - podem ajudar.
    • Verifique se há um Centro de Inovação Quântica (QIC) regional em sua área. Sua expertise técnica, acesso aos sistemas mais recentes e conhecimento do cenário os tornam colaboradores valiosos.
    • Se sua instituição tem centros relacionados à computação quântica, como em cibersegurança, logística ou bioquímica, veja se eles têm expertise, interesse ou outros recursos disponíveis para você.
  • Demonstre que o problema que você está perseguindo é importante e não está resolvido, mostrando domínio do progresso recente no campo.
  • Descreva a expertise e as credenciais da equipe de pesquisa.
    • Destaque expertise interdisciplinar: físicos quânticos, engenheiros de dispositivos, teóricos de algoritmos, além de expertise em HPC para execuções híbridas.
    • A expertise em áreas de aplicação como química, bioquímica ou ciência dos materiais pode ajudar a construir um caso para amplo impacto econômico.
    • Destaque a adesão à IBM Quantum Network ou créditos em nuvem.
  • Liste entregas concretas que são realistas dado os recursos solicitados e as restrições de tempo.
    • Isso pode ser especialmente difícil dado o ritmo e a novidade da computação quântica.
    • Certifique-se de incluir entregas confiáveis que incluem benchmarking, comparações de métodos, estudos de escalonamento de novos algoritmos ou novas abordagens, qualificação, requalificação e educação.
    • Cálculos de prova de conceito seguidos de estudos de escalonamento têm mais probabilidade de sucesso em um período de financiamento do que Circuits de grande escala, muito profundos e abordagens de longo prazo.
  • Reconheça riscos e forneça estratégias de mitigação realistas.
    • Isso será diferente para cada estudo, mas o trabalho preliminar usando o Flex Plan ou por meio de parceria com um QIC ajudará a identificar áreas de incerteza.
    • Inclua estratégias de mitigação. Aqui, "mitigação" refere-se a quaisquer dificuldades do projeto, mas certifique-se de descrever o uso pretendido de estratégias literais de mitigação de erros para mostrar que você obterá o melhor desempenho possível dos computadores quânticos modernos.
  • Forneça uma abordagem clara e coerente com métodos concretos, conjuntos de dados, atividades, marcos e pontos de decisão.
  • Aborde o rigor e a reprodutibilidade, incluindo qualidade de dados, controles, análise e compartilhamento.
    • Inclua compromissos de código aberto (por exemplo, extensões Qiskit) para atender aos mandatos de compartilhamento de dados do NSF e permitir impactos mais amplos
  • Faça conexões entre academia e indústria, e impactos mais amplos em geral

Pontos potencialmente importantes exclusivos da indústria de computação quântica

  • Diga especificamente por que você quer usar a arquitetura/sistemas que propõe. Por exemplo, você pode estruturar sua proposta em torno de qubits transmon de frequência fixa como os dos computadores quânticos IBM® pelas seguintes razões:
    • Eles têm tempos de gate muito rápidos e podem realizar muitas operações dentro do tempo de coerência
    • Eles têm alta fidelidade de gate
    • Eles têm uma escalabilidade previsível de acordo com o IBM Quantum Roadmap
  • Você pode focar na escala e acessibilidade dos computadores quânticos pelas seguintes razões:
    • Os computadores quânticos IBM são as maiores QPUs disponíveis, desbloqueando trabalho em escala utilitária para verdadeira inovação.
    • Qualquer coisa menor que os computadores quânticos IBM pode ser feita em um simulador.
    • Você pode destacar a arquitetura de um processador específico como o Nighthawk, e sua adequação para correção de erros quânticos.

Viabilidade técnica de projetos

Os limites do que é possível em computação quântica mudam a cada dia. Mas é importante manter as restrições atuais em mente ao delinear seu projeto. Para informações detalhadas sobre cada computador quântico, e até sobre cada qubit, confira a página de recursos de computação no IBM Quantum Platform. As seguintes informações técnicas de alto nível podem ser úteis. Estas não são limites rígidos que se aplicam a todas as circunstâncias, mas diretrizes gerais a serem adaptadas ao seu caso específico.

Contagem de qubits - Os processadores IBM Nighthawk têm 120 qubits. Alguns sistemas têm um pouco mais. Esses sistemas oferecem pesquisa em escala utilitária para descobertas novais que não são acessíveis classicamente. Profundidade do circuito - A profundidade máxima do circuito depende de muitos fatores. Certifique-se de estar considerando a profundidade transpilada de gates de dois qubits como a principal medida de profundidade. Profundidades transpiladas de dois qubits em torno de 30 são frequentemente gerenciáveis com técnicas modernas de supressão e mitigação de erros. Algumas aplicações de nicho podem encontrar dificuldades em profundidades menores, e alguns Circuits certamente podem ir além disso. Esta é uma boa profundidade para explorar. Tempo de QPU - Isso é inteiramente dependente de sua aplicação. Estimamos que um mínimo de 400 minutos é necessário para pesquisa novel em computação quântica. Você também pode verificar o tempo de QPU necessário para execuções individuais dos projetos listados no rastreador de vantagem. A maioria fica entre 30-120 minutos. Quando permitimos experimentação, benchmarking do seu problema e múltiplas tentativas, esse intervalo de tempo é consistente com o mínimo mencionado acima.

Recursos

Os seguintes são bons candidatos a organizações para financiamento de CQ.

Família de programaEscopo quântico típicoRegiãoExemplos de chamadas/notas
NSF Access AllocationsAcesso a recursos de computaçãoEUANSF Access Allocations
NSF Quantum Information ScienceAlgoritmos, hardware, redes, educaçãoEUAQuantum Leap Challenge Institutes, ExpandQISE
DOE NQISRCs & Office of ScienceCiência de qubits, simulação quântica para química/materiaisEUAChamadas de ciências de energia básica para quântica
Programas DoD/DARPADispositivos quânticos, sensoriamento, QC em escala utilitáriaEUAPor exemplo: Quantum Benchmarking Initiative
EU Horizon/Quantum FlagshipProcessadores, comunicação, simulaçãoEuropaProgramas de trabalho (colaboração EUA OK com licenças)
UK NQCC & National ProgrammeAcesso a computação, demonstradores, viabilidadeReino UnidoOportunidades de financiamento NQCC
Eureka Network Quantum CallsP&D aplicada (computação, sensoriamento)MultinacionalApplied Quantum Technologies
DOE Química/MateriaisAlgoritmos quânticos para estrutura eletrônicaEUAMétodos de simulação novel BES
Hubs Quânticos Regionais/EstaduaisProtótipos translacionais, construção de ecossistemaEUAFinanciamentos semente estaduais

Para buscar financiamentos específicos, recomendamos ir diretamente às chamadas das agências de financiamento ou consultar sites de rastreamento de financiamento. Os seguintes recursos podem ser úteis:

Principais Sites Curadores

  • Quantum Computing Report: Seção dedicada listando financiadores governamentais e sem fins lucrativos de quântica em todo o mundo (por exemplo, centros NSF e DOE), com notas sobre foco de pesquisa e contatos.
  • Qureca: Rastreador abrangente de iniciativas quânticas globais, incluindo missões nacionais, orçamentos e programas de financiamento específicos.
  • Páginas de Desenvolvimento de Pesquisa Universitária (por exemplo, UConn): Listas curadas de oportunidades específicas de quântica da NSF, DOE, DoD e sementes regionais; atualizadas mensalmente.
  • Grants.gov: Portal federal oficial dos EUA com filtros avançados para "computação quântica" ou "ciência de informação quântica" - a busca retorna solicitações ativas como chamadas de P&D quântica do DOE.
  • Site NSF SBIR/STTR: Rastreia financiamentos de pequenas empresas em algoritmos, computação, sensoriamento e mais.
  • Paper Digest: Agrega financiamentos recentes do governo dos EUA marcados para computação quântica, ordenados por data e relevância.
  • Unitary Foundation: Lista micro-financiamentos e financiamentos de ecossistema, além de ferramentas de código aberto para quântica.

Exemplos de propostas de financiamento bem-sucedidas

Exemplos SBIR/STTR

TipoEmpresa/projetoNotas
NIST SBIR Fase IIIcarus Quantum (fontes de fóton)Comunicado de imprensa com resumo do projeto; transferência de tecnologia do NIST
DOE SBIR Fase IQ-CTRL (automação quântica)Detalhes de IA para controle de hardware; colaboração Sandia

Exemplos federais de grande escala

  • Prêmios Quânticos NSF: Pesquise busca de prêmios NSF por resumos públicos (por exemplo, Quantum Leap Challenge Institutes); propostas completas não são públicas, mas os resumos estão disponíveis.
  • Centros Quânticos DOE: Veja os prêmios NQISRC em science.osti.gov; por exemplo, trechos de propostas do centro Q-NEXT em relatórios.

Repositórios Gerais

Linguagem concisa sobre necessidades comuns de propostas

Cada escritor de proposta obviamente produzirá sua própria proposta original. Mas há necessidades muito comuns em muitas propostas, como uma descrição do por que a computação quântica é importante ou o estado dos computadores quânticos modernos. Essas são previsíveis, mas é muito importante acertar as declarações. Abaixo fornecemos linguagem concisa sobre alguns componentes comuns de propostas que podem servir de inspiração para sua própria formulação, completos com referências.

O que é a computação quântica e o que não é

A computação quântica usa superposição, emaranhamento e interferência para manipular informações de maneiras impossíveis para sistemas clássicos, permitindo possíveis vantagens em tarefas como simulação quântica e certos problemas de otimização estruturada. Não é um computador de uso geral mais rápido: a maioria das cargas de trabalho não ganha benefício quântico, e os dispositivos atuais da era NISQ permanecem limitados por ruído e escala. A computação quântica deve, portanto, ser vista como um modelo computacional emergente e distinto, promissor para problemas específicos de alto impacto, mas dependente de avanços contínuos em hardware, algoritmos e correção de erros.

Impactos mais amplos da computação quântica

A computação quântica poderia permitir avanços em materiais, química, comunicação segura e otimização complexa ao aproveitar diretamente a estrutura quântico-mecânica, abrindo caminhos para sistemas de energia mais eficientes, novos produtos farmacêuticos e manufatura de alto desempenho. Seu impacto mais amplo inclui catalisar novas indústrias de alta qualificação, fortalecer a competitividade tecnológica e estimular ecossistemas de inovação regional à medida que as tecnologias quânticas amadurecem em ferramentas implantáveis para ciência e indústria.

Necessidades de educação e força de trabalho

A tecnologia quântica requer pipelines de talentos interdisciplinares que combinam física quântica com ciência da computação, engenharia e matemática aplicada, além de know-how de domínio para indústrias alvo (químicos, finanças, saúde) e habilidades de cibersegurança quântica segura para migração para criptografia pós-quântica. A demanda abrange pesquisadores, engenheiros de software, engenheiros de controle/criogênicos e fotônica, técnicos e integradores de sistemas, com escassezes atuais identificadas em hardware avançado, algoritmos e cadeias de suprimentos de manufatura. Estratégias eficazes incluem currículos modulares em toda a pilha (dos fundamentos à correção de erros e benchmarking), treinamento integrado à indústria e aprendizados, e programas de hub regionais que coordenam universidades, laboratórios nacionais e empresas para acelerar a aprendizagem experiencial e a colocação profissional. Os formuladores de políticas devem priorizar padrões/frameworks de competência, vias de mobilidade e requalificação, e desenvolvimento inclusivo de talentos, para sustentar a inovação enquanto mitigam gargalos de comercialização e acesso desigual.

Pontos fortes dos computadores quânticos IBM

Os computadores quânticos IBM usam qubits supercondutores e se destacam por designs de processadores com alta conectividade — exemplificados pela arquitetura Nighthawk — permitindo Circuits ~30% mais complexos do que gerações anteriores e suportando rotas mais eficientes para qubits lógicos do que layouts concorrentes. Sua plataforma modular e atualizável IBM Quantum System Two®, construída em torno de processadores Heron com ~10× melhores taxas de erro e integração quântico-clássica híbrida, acelera fluxos de trabalho em química, materiais e otimização — e posiciona a IBM como líder em supercomputação centrada em quântica. O roteiro de desenvolvimento de longo prazo da IBM, a frota globalmente conectada na nuvem e a maior IBM Quantum Network industrial-acadêmica do mundo fornecem acessibilidade, maturidade de software (Qiskit) e frameworks de benchmarking impulsionados pela comunidade incomparáveis que reforçam a vantagem do ecossistema da IBM sobre os concorrentes.

Referências

As seguintes referências podem ser especialmente úteis para criar uma narrativa bem-informada sobre um projeto quântico. Elas foram ordenadas primeiro por tópico e depois por tipo de recurso para permitir a correspondência com as normas das agências de financiamento.

O que é a computação quântica - e o que não é

Relatórios Governamentais / Oficiais

Academias Nacionais / Organismos de Padronização

Organizações Intergovernamentais / de Política

Impactos mais amplos da tecnologia quântica

Programas Governamentais / Oficiais

Organizações Intergovernamentais / de Política

Pesquisas Revisadas por Pares / Acadêmicas e Relatórios de Domínio

Principais Análises de Indústria / Consultoria

Necessidades de educação e força de trabalho em tecnologia quântica

Organizações Intergovernamentais / de Política

Programas Oficiais / Hubs Regionais

Frameworks Principais / de Competência

Pontos fortes dos computadores quânticos IBM

Oficial / Primário (IBM)

Notícias Reputadas / Reportagens

Pesquisas Revisadas por Pares / Acadêmicas

Resumos de Analistas / Indústria

Contexto de Ecossistema/Rede