Informatique quantique : IBM crée une mesure de la vitesse des processeurs quantiques

Informatique quantique : IBM crée une mesure de la vitesse des processeurs quantiques

Afin de refléter la vitesse exacte à laquelle un ordinateur quantique peut exécuter un programme, IBM vient d’inventer une nouvelle mesure de la vitesse des processeurs quantiques. De quoi ajouter une dose de compétitivité dans un secteur en pleine expansion. Baptisée CLOPS (Circuit Layer Operations Per Second), cette mesure est la première à évaluer le nombre de circuits quantiques qu’une unité de traitement quantique peut exécuter par unité de temps. Cette échelle est conçue pour fournir une compréhension objective de la quantité de travail qu’un système quantique peut effectuer pendant une période donnée.

Lors de la présentation de CLOPS, le géant américain a tenu à rappeler que la vitesse n’est que l’un des trois attributs critiques qui reflètent les performances d’un ordinateur quantique, les deux autres étant l’échelle et la qualité. L’échelle est mesurée par le nombre de qubits que le processeur quantique prend en charge. La qualité peut de son côté être déterminée grâce au volume quantique, un autre critère qu’IBM a développé en 2017 pour évaluer la fidélité avec laquelle un circuit quantique peut être mis en œuvre dans un système de calcul quantique.

Le volume quantique est une métrique largement adoptée dans l’industrie. Des acteurs majeurs du secteur, comme Honeywell, basent leurs mesures de performance sur le repère. IBM espère que la métrique CLOPS suivra une voie similaire et permettra aux entreprises du marché de l’informatique quantique de chiffrer les trois aspects de leurs performances. De quoi rendre plus dynamique l’innovation dans le secteur, espère-t-on du côté de Big Blue. « Sans progrès sur ces trois aspects, nous n’aurons pas de systèmes d’informatique quantique pratiques et utiles », fait ainsi valoir Bob Sutor, chef de l’exponentiel quantique chez IBM, interrogé par ZDNet.

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Mieux objectiver les performances

La méthode CLOPS mesure la vitesse des circuits quantiques, qui constituent l’unité de calcul de base des ordinateurs quantiques et comprennent la séquence des opérations quantiques, mais aussi l’interaction du système quantique avec un ordinateur classique. Un programme quantique comprend en effet un certain degré de calcul classique : les développeurs utilisent du matériel classique, comme un ordinateur portable, pour convertir les instructions en une forme consommable par une unité de traitement quantique, ainsi que pour récupérer les résultats du calcul. Lors de chaque « requête » envoyée à l’ordinateur quantique, quelques dizaines de milliers de circuits quantiques sont réalisés – c’est pourquoi la vitesse à laquelle l’interaction quantique « classique » se produit est essentielle pour les performances du système global.

C’est cette vitesse que mesure CLOPS, qui comprend le temps passé à exécuter effectivement le circuit sur le dispositif, mais aussi le délai entre chaque tir de chaque circuit sur le système, et le temps passé à préparer les circuits à exécuter. IBM a utilisé le CLOPS pour évaluer plusieurs de ses processeurs quantiques, allant de systèmes à cinq qubits à des dispositifs à 65 qubits. Bien que tous les ordinateurs quantiques aient un volume quantique similaire, les chercheurs d’IBM ont constaté de grandes différences de vitesse : la plus grande machine était la plus lente, avec un CLOPS de 753 couches par seconde, contre 1 419 pour le plus petit processeur.

L’état-major de Big Blue espère que CLOPS permettra de mieux comprendre les performances du matériel quantique, qui ne se limitent pas au nombre de qubits ou au seul volume quantique. « Les trois mesures de performance quantique prises ensemble permettront aux fournisseurs d’informatique quantique de faire connaître au monde entier la véritable performance de leurs systèmes », explique Bob Sutor. Et de souligner l’importance de ces mesures en relevant que si l’écosystème de l’informatique quantique continue de se développer rapidement, il devient aujourd’hui difficile de distinguer le battage médiatique de la réalité. Si l’intérêt pour l’informatique quantique évolue à vitesse grand V, les experts craignent que cette technologie ne soit trop médiatisée et que de nombreuses promesses ne soient pas tenues, ce qui pourrait entraîner l’effondrement de toute l’industrie.

« Le battage médiatique se produit lorsque les gens font des prédictions sur l’avenir sans avoir les preuves techniques pour étayer leurs affirmations », explique Bob Sutor. « Sans jalons sur une feuille de route détaillée, et sans démonstrations du respect ou du dépassement de ces jalons, il ne nous reste que des revendications gonflées. »

Permettre à l’informatique quantique de tenir ses promesses

« Les mesures publiées publiquement comme le nombre de qubits, le volume quantique et maintenant CLOPS montrent l’état réel des systèmes quantiques aujourd’hui. Elles permettent également de mesurer les progrès réalisés au fil du temps. » IBM, pour sa part, travaille à améliorer les performances CLOPS de ses systèmes actuels. La société a récemment dévoilé une nouvelle architecture pour l’informatique quantique, nommée Qiskit Runtime, qui est essentielle pour réduire les latences lors des opérations quantiques. Runtime crée un environnement d’exécution situé à côté du matériel quantique, dans lequel les développeurs peuvent envoyer l’intégralité de leur programme. De quoi réduire les temps de latence lors de la communication entre l’ordinateur de l’utilisateur et le processeur quantique.

En utilisant Qiskit Runtime, IBM a réussi à réduire le temps nécessaire à la simulation du comportement d’une petite molécule appelée hydrure de lithium (LiH) de 45 jours à neuf heures. CLOPS permet désormais aux chercheurs d’effectuer des mesures de temps et d’identifier les goulots d’étranglement spécifiques de vitesse dans Runtime, comme les temps morts entre des circuits consécutifs. L’amélioration des performances de CLOPS est désormais un enjeu majeur pour IBM, au même titre que l’augmentation du nombre de qubits dans les processeurs de la société et l’accroissement du volume quantique.

Si elle est adoptée aussi largement que le volume quantique, la métrique CLOPS pourrait aider les clients à identifier les avantages et les inconvénients de différentes architectures, comme les qubits supraconducteurs, les ions piégés ou les atomes froids. Honeywell, par exemple, a récemment affirmé que la société avait lancé le système de calcul quantique le plus performant au monde, avec un volume quantique de 128, grâce à un système à ions piégés. Reste à voir si la vitesse du processeur peut égaler les performances du reste du système.

Source : ZDNet.com

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