Lancement prochain de l’outil de développement de logiciels pour les ordinateurs quantiques
Dr Joe Fitzsimons, un universitaire physicien devenu entrepreneur en démarrage, estime que développer des logiciels utilisant l’informatique quantique équivaut à programmer des ordinateurs dans les années 1940 ou à développer pour Arpanet dans les années 60. Autrement dit, il est encore tôt. Mais sa société, Horizon Quantum Computing, est sur le point de lancer une plate-forme de développement logiciel qui, dit-il, permettra aux développeurs maîtrisant des langages comme C et C++ de créer des applications informatiques quantiques.
Comme je l’ai noté dans des articles précédents, l’informatique quantique est actuellement très dépendante des gains matériels réalisés par IBM et Google. En effet, cette semaine, IBM a annoncé un nouveau processeur à 433 bits quantiques (qubit), Osprey, qui a plus que triplé les 127 qubits du processeur IBM Eagle de l’année dernière. Malgré ces gains impressionnants, nous sommes encore loin du processeur de 1 000 qubits qu’IBM et d’autres dans l’industrie visent. Ce sera le niveau dit « d’avantage quantique », lorsque l’informatique quantique surpassera l’informatique classique dans certains cas d’utilisation.
Fitzsimons reconnaît que l’amélioration du matériel reste la principale priorité de l’informatique quantique. « L’état actuel de l’informatique quantique est tel que nous ne disposons pas encore de matériel capable de montrer un réel avantage pour les problèmes du monde réel », a-t-il déclaré. Cependant, il a noté que le matériel s’améliorait chaque année et que son entreprise faisait sa part en construisant une plate-forme logicielle pour tirer parti de ces gains.
« Vous avez besoin des outils logiciels, vous avez besoin des outils de développement », a-t-il insisté. «Même le genre de cadre intellectuel en termes de réflexion sur l’exploitation des effets quantiques – effets de superposition, effets d’interférence – pour obtenir un avantage sur les problèmes du monde réel. Et ce n’est pas du tout évident comment vous feriez cela, [so] nous nous concentrons vraiment à essayer d’arriver à un point où cela devient simple.
Une plateforme d’abstraction
Ce que Horizon Quantum Computing tente de faire est de créer un cadre qui permet aux programmeurs d’utiliser les langages de programmation classiques avec lesquels ils sont familiers – Fitzsimons a mentionné C et C++ – et la plate-forme compilera ce code en instructions matérielles pour les ordinateurs quantiques. Mais, selon Fitzsimons, il ne s’agit pas seulement de compiler du code. Leur plate-forme aidera également les développeurs à optimiser leur approche du problème qu’ils tentent de résoudre, afin de tirer parti des gains de vitesse potentiellement massifs sur une machine quantique.
« Donc, ce que nous essayons de faire, c’est de faire le pont entre un problème et une solution accélérée sur du matériel quantique », a-t-il expliqué. « Nous disons, donnez-nous une définition très concrète de votre problème sous la forme d’un code conventionnel qui résoudrait le problème, si seulement vos ordinateurs étaient assez rapides pour l’exécuter. »
Ce travail d’optimisation consiste à « examiner comment vous pouvez séparer la structure du programme, le refactoriser, le reconfigurer de manière à obtenir des composants qui se prêtent à la vitesse quantique », a-t-il ajouté.
La plate-forme, qui est un travail en cours et n’a pas encore été lancée, permettra également aux développeurs de spécifier à quel niveau ils veulent aller. Il y aura des couches d’abstraction, a déclaré Fitzsimons.
« Essentiellement, nous avons construit des couches d’abstraction et vous pouvez y accéder à différents niveaux d’abstraction en fonction de votre familiarité avec l’informatique quantique et du niveau de détail dans lequel vous souhaitez entrer – à quel niveau vous souhaitez interagir avec le matériel .”
Horizon contre Classiq
Horizon n’est pas la seule entreprise à tenter de créer une plate-forme logicielle d’informatique quantique. Plus tôt cette année, j’ai présenté une entreprise appelée Classiq qui travaille sur une solution similaire. Son co-fondateur et PDG, Nir Minerbi, m’a dit en juillet que Classiq avait créé un modèle fonctionnel de haut niveau pouvant être traduit en langage d’assemblage quantique. Dans ce système, un développeur modélise la conception du circuit, via Python ou VSCode, et la plate-forme de Classiq transforme cela en code de circuit réel. Il peut ensuite être exécuté sur l’un des principaux services de traitement informatique quantique, comme Qiskit ou Amazon Braket.
J’ai demandé à Fitzsimons en quoi sa plateforme diffère de celle de Classiq. Il a répondu que ce que fait Classiq, c’est de la « modélisation de circuits », ce qui implique « beaucoup de composants réutilisés ». Il dit que son entreprise « va au-delà de cela ».
« Nous sommes en train de refactoriser complètement à partir d’un programme entièrement classique », a-t-il déclaré, « en découvrant un algorithme quantique à partir de zéro – sans en utiliser un pré-cuit. »
L’approche d’Horizon semble ambitieuse, mais il est important de noter qu’elle n’a pas encore été lancée, alors que Classiq est déjà une solution prête pour la production. Fitzsimons décrit son entreprise comme « pré-lancement », ajoutant qu’elle a « certains contrats de R&D avec un certain niveau d’accès ». Horizon veut dévoiler son IDE [integrated development environment] en avant-première au début de l’année prochaine.
Cas d’utilisation
À condition que le lancement soit un succès l’année prochaine, j’ai demandé à Fitzsimons quels types de cas d’utilisation il espère que les développeurs qui s’inscriront aborderont en utilisant l’informatique quantique ?
« Les domaines les plus évidents sont les industries qui dépendent du calcul haute performance ou qui sont entravées par la capacité de calcul », a-t-il répondu. Il a noté que d’autres entreprises de l’espace se sont concentrées sur la finance, la résolution de problèmes d’optimisation ou de problèmes de chimie dans l’industrie pharmaceutique en tant que premiers cas d’utilisation (et en effet, tous ceux-ci ont été mentionnés comme cas d’utilisation dans mon entretien avec IonQ et GE Research retour en juillet). Mais il pense qu’il y a d’autres opportunités.
« Il existe également un grand nombre d’autres industries pour lesquelles il n’existe pas nécessairement d’algorithmes bien étudiés actuellement, mais où les problèmes ont la bonne saveur pour se prêter à une accélération quantique », a-t-il déclaré. Il a énuméré le secteur de l’énergie, la géophysique computationnelle, l’aérospatiale et l’automobile comme des domaines dans lesquels « vous vous attendez à voir une grande accélération quantique ».
Des problèmes tels que la dynamique des fluides computationnelle, courants dans l’aérospatiale ou la conception automobile, sont « difficiles pour les ordinateurs conventionnels », a déclaré Fitzsimons, ajoutant que c’est « pourquoi les souffleries existent toujours ». Il espère que les ordinateurs quantiques pourront résoudre certains de ces problèmes dans les années à venir.
Au futur
Il est trop tôt pour dire à quel point la plate-forme d’abstraction d’Horizon sera efficace, car elle n’est pas encore généralement disponible à l’utilisation. De plus, tout comme l’informatique dans les années 1940, il y aura probablement beaucoup d’essais et d’erreurs parmi les entreprises pionnières comme Horizon et Classiq avant qu’un type standard de SDK pour l’informatique quantique n’apparaisse. Cela dit, 2023 s’annonce comme le tournant du développement de logiciels d’informatique quantique, avec des gains significatifs à la fois en matériel et en logiciels.
