IBM démontre une “ accélération 120x ” dans une application quantique cible

IBM a annoncé ce qu’il considère comme des développements technologiques révolutionnaires pour améliorer la façon dont les algorithmes peuvent fonctionner sur les plates-formes informatiques classiques et quantiques.

Comme d’autres organisations développant la technologie informatique quantique, IBM a déclaré qu’elle s’était principalement concentrée sur l’exécution de circuits quantiques ou de séquences d’opérations quantiques. Ces opérations s’exécutent sur IBM Quantum systèmes.

Mais certains algorithmes qui utilisent l’informatique quantique nécessitent des milliers, voire des millions d’interactions entre les architectures de calcul quantique et classique. Pour soutenir cette approche hybride de l’informatique, IBM a déclaré qu’il était nécessaire de construire des systèmes qui accélèrent nativement l’exécution de programmes quantiques, et pas seulement des circuits quantiques.

«Les systèmes conçus pour exécuter des programmes quantiques doivent avoir des capacités effectives nettement plus importantes, et ils nécessitent des améliorations sur l’ensemble de la pile, y compris la conception de services cloud, les logiciels système, le matériel de contrôle et même le matériel quantique», chercheurs d’IBM écrit dans un article de blog.

À titre d’exemple des types de problèmes qu’un ordinateur quantique pourrait résoudre, en 2017, Nature a publié un article de l’équipe Quantum d’IBM qui a démontré qu’un ordinateur quantique pouvait simuler le comportement de la molécule d’hydrure de lithium. Le document était basé sur une recherche utilisant le système à 5 qubits d’IBM de 2017.

À l’époque, le auteurs de l’article a déclaré: «Avec les futurs processeurs quantiques, qui auront plus de volume quantique, nous pourrons explorer la puissance de cette approche de la simulation quantique pour des molécules de plus en plus complexes qui dépassent les capacités de calcul classiques. La capacité à simuler avec précision les réactions chimiques est propice aux efforts de découverte de nouveaux médicaments, engrais, voire de nouvelles sources d’énergie durables.

En 2020, IBM a établi une feuille de route détaillant comment il espère fournir des systèmes avec 1121 qubits d’ici 2023, pour exécuter des applications quantiques en sciences naturelles. À l’époque, son offre la plus rapide était le processeur IBM Quantum Hummingbird de 65 qubits.

Selon le billet de blog, le processus de modélisation de la molécule décrit dans le Nature le papier prendrait 45 jours lorsqu’il était exécuté sur les services informatiques quantiques d’aujourd’hui. Ceci est dû au fait qu’il y a une latence importante lorsque le traitement va et vient entre un processeur classique et quantique. «Désormais, nous pouvons résoudre le même problème en seulement neuf heures – une accélération de 120x», ont déclaré les chercheurs d’IBM dans le billet de blog.

Pour y parvenir, ont-ils déclaré, IBM a apporté des améliorations algorithmiques pour réduire de deux à dix fois le nombre d’itérations de l’algorithme requis pour recevoir une réponse finale. Ils ont déclaré que les améliorations du logiciel système supprimaient environ 17 secondes par itération et que les performances améliorées du processeur se traduisaient par une diminution de 10 fois du nombre de tirs, ou de circuits répétés, requis par chaque itération de l’algorithme. IBM a déclaré avoir également apporté des améliorations aux systèmes de contrôle.

Selon les chercheurs, Qiskit Runtime d’IBM, un service conteneurisé pour les ordinateurs quantiques, a permis d’améliorer encore les performances.

“Plutôt que de créer des latences lorsque le code passe entre l’appareil d’un utilisateur et le ordinateur quantique basé sur le cloud, les développeurs peuvent exécuter leur programme dans l’environnement d’exécution Qiskit Runtime, où le cloud hybride IBM gère le travail à leur place. Les nouvelles architectures logicielles et les opérateurs OpenShift nous permettent de maximiser le temps de calcul et de minimiser le temps d’attente. »

IBM a maintenant publié le Qiskit Runtime.