Quantique : On ne sait toujours pas à quoi il sert, mais Amazon et QCI y travaillent

Lorsqu’il s’agit de problèmes pratiques, comme le problème du représentant de commerce, un classique de l’optimisation, la valeur du quantique reste à déterminer, affirment Richard Moulds, responsable du service d’informatique quantique Braket d’Amazon, et Robert Liscouski, responsable de Quantum Computing Inc, qui fabrique le logiciel Qatalyst permettant d’effectuer des optimisations sur des machines classiques et quantiques.

Il est facile d’imaginer un problème pour lequel, si l’on disposait d’un ordinateur qui franchirait comme par magie les étapes du calcul, la vie serait bien meilleure. Disons, par exemple, un ordinateur qui recherche automatiquement et par magie dans un vaste espace de solutions possibles, beaucoup plus rapidement qu’avec un CPU ou un GPU.

C’est la prémisse de l’informatique quantique et, étonnamment, malgré tout le battage médiatique, il n’est pas certain que cette prémisse soit vraie. « Je ne pense pas que nous ayons encore vu la moindre preuve qu’une machine quantique puisse faire quoi que ce soit d’intéressant sur le plan commercial plus rapidement ou à moindre coût qu’une machine classique », note Richard Moulds, responsable d’Amazon Braket, le service d’informatique quantique du géant du cloud, dans une interview accordée à ZDNet. « L’industrie attend que cela arrive. »

L’avantage quantique ? « Nous ne l’avons pas encore vu »

C’est la question de « l’avantage quantique », la notion selon laquelle les états quantiques enchevêtrés dans un ordinateur quantique auront de meilleures performances sur une charge de travail donnée qu’un système électronique.

« Nous ne l’avons pas encore vu », assure Robert Liscouski, PDG de Quantum Computing Inc, à propos de l’avantage quantique, à l’occasion d’une interview croisée avec Richard Moulds.

Cette aporie, l’avantage quantique non encore prouvé, est en fait la prémisse d’un partenariat annoncé ce mois-ci, dans le cadre duquel le programme logiciel Qatalyst de QCI fonctionnera comme un service en cloud au-dessus de Braket.

Le slogan de QCI est « logiciel quantique prêt à l’emploi » et le programme Qatalyst est censé simplifier considérablement l’envoi d’une tâche de calcul aux qubits d’une machine matérielle quantique, les unités de traitement quantique, ou QPU, dont plusieurs instances sont proposées par Bracket, notamment D::Wave, IonQ et Rigetti.

Amazon et QCI se penchent sur la question

L’idée est de faire en sorte que davantage de personnes travaillent avec des machines quantiques afin de déterminer précisément à quoi elles pourraient servir. « Notre plateforme permet essentiellement d’étendre la démocratisation de l’informatique quantique à la communauté des utilisateurs », explique Robert Liscouski.

« Si vous regardez l’industrie quantique depuis ses débuts, il a toujours été très difficile d’avoir accès au matériel quantique », précise Richard Moulds, notamment pour certaines machines qui sont « totalement indisponibles à moins que vous ayez une relation personnelle avec le physicien qui l’a construit ».

« Nous essayons de faire en sorte qu’il soit facile pour tout le monde d’avoir accès aux mêmes machines ; il ne devrait pas y avoir ceux qui ont et ceux qui n’ont pas, il devrait y avoir tout le monde sur le même volant d’inertie », ajoute-t-il.

L’éventail des utilisateurs qui travailleront avec le quantique comprend « deux communautés importantes » aujourd’hui, détaille Richard Moulds : ceux qui veulent manipuler des qubits au niveau matériel et ceux qui veulent passer du temps sur des problèmes particuliers afin de voir s’ils en tirent un avantage lorsqu’ils sont exposés au matériel quantique. « De nombreux chercheurs se concentrent sur la construction d’un meilleur matériel, ce qui constitue la force déterminante de cette industrie. »

D’autre part, « l’autre catégorie d’utilisateurs est beaucoup plus orientée vers la vision du monde de Robert Liscouski : ils ne se soucient pas vraiment de la façon dont cela se fait, ils veulent juste comprendre comment programmer leur problème pour qu’il soit le plus facilement résolu ». Cette deuxième classe est « tout en abstraction, tout en s’éloignant de la technologie ». Au fur et à mesure que la technologie quantique évolue, « peut-être qu’elle se glisse sous la surface, de sorte que les clients ne savent même pas qu’elle est là ».

Pour ce qui est de ces problèmes pratiques, la valeur de la quantique reste à déterminer. Des travaux universitaires ont montré que la quantique pouvait accélérer les tâches, mais « cela n’a pas été appliqué à un problème qui intéresse tout le monde », note Richard Moulds. L’ensemble de l’industrie quantique « cherche encore à savoir quelles applications sont vraiment utiles. On a tendance à voir cette liste d’applications potentielles, un domaine annoncé de l’informatique quantique, mais je ne pense pas que nous le sachions vraiment », précise-t-il.

Les enjeux d’optimisation

Le logiciel Qatalyst de QCI se concentre sur les types de problèmes qui présentent un intérêt permanent, généralement dans la catégorie de l’optimisation, en particulier l’optimisation sous contrainte, où la solution à une fonction de perte ou à une fonction objective donnée est rendue plus compliquée par la nécessité de réduire la solution à un ensemble de variables soumises à une contrainte quelconque, comme des valeurs limitées.

« Ils sont décrits à un haut niveau comme le problème du représentant de commerce, où vous avez des résultats multivariables », explique Robert Liscouski. « Mais il s’agit de la logistique de la chaîne d’approvisionnement, de la gestion des stocks, de l’ordonnancement, de choses que les entreprises font aujourd’hui et dont le quantum peut vraiment accélérer les résultats dans un avenir très proche. »

Ces problèmes constituent « un cas d’utilisation très important », indique Richard Moulds. Les ordinateurs quantiques sont « potentiellement bons pour réduire le champ des problèmes, en recherchant de grandes combinaisons potentielles dans une grande variété de problèmes d’optimisation », ajoute-t-il.

Toutefois, « la méthode classique donnera probablement le meilleur résultat » à l’heure actuelle, observe Robert Liscouski.

Une approche fondamentalement différente de la programmation

L’une des raisons pour lesquelles l’avantage quantique n’est pas encore certain est que les phénomènes profonds au cœur de la discipline, comme l’intrication, rendent le domaine beaucoup plus complexe que les premiers calculs numériques. « Beaucoup font l’analogie entre notre situation actuelle et l’émergence du transistor », avance Richard Moulds.

« Je pense que ce n’est pas vrai : il ne s’agit pas simplement de rendre les ordinateurs que nous avons aujourd’hui plus petits, plus rapides et moins chers, nous ne sommes pas du tout proches de ce régime, de cette notion de loi de Moore qui consiste à simplement augmenter l’échelle de ces choses. Il y a des découvertes scientifiques fondamentales qui doivent être faites pour construire des machines capables de s’attaquer à ce genre de problèmes à grande échelle, comme nous l’avons évoqué. »

Au-delà de l’évolution des machines, il y a une évolution implicite pour les programmeurs. Le quantique apporte une approche fondamentalement différente de la programmation. « Ce sont des machines basées sur la physique, ce ne sont pas simplement des moteurs de calcul qui additionnent des uns et des zéros, ce n’est pas simplement une règle à calcul plus rapide », justifie Richard Moulds.

Cette façon différente de programmer peut, en fait, ouvrir la voie à des gains à court terme pour le logiciel Qatalyst et pour Braket. Robert Liscouski et Richard Moulds ont tous deux exprimé leur enthousiasme à l’idée de tirer les leçons de l’informatique quantique et de les transposer dans les ordinateurs classiques.

Une plateforme qui permet d’accéder aux QPU et au calcul classique

« Traditionnellement, l’accès au quantique se fait par le biais de boîtes à outils et de capacités de ressources à programmer pour arriver finalement à un certain résultat qui implique un ordinateur quantique. Avec Braket, la plateforme permet à la fois d’accéder aux QPU et au calcul classique, et les techniques quantiques que nous utilisons dans la plateforme permettront d’obtenir des résultats pour les deux », affirme Robert Liscouski.

« Ce que cela signifie, c’est qu’il faut regarder les façons dont les ordinateurs quantiques fonctionnent réellement et les appliquer comme une nouvelle classe d’algorithmes qui fonctionnent sur des machines classiques », évoque Richard Moulds. « Il y a donc une sorte de morphing en cours », commente-t-il.

Selon Richard Moulds, l’avantage de travailler avec QCI est qu’« ils apportent une expertise dans un domaine que nous n’avons pas », notamment en matière d’optimisation. « Nous avons inventé la phrase sur Braket, nous essayons de construire une plateforme quantique, et nous nous tournons vers des entreprises comme QCI pour qu’elles apportent une expertise dans le domaine afin d’utiliser cette plateforme et de l’appliquer aux problèmes que les clients ont vraiment. »

Cela, ainsi que la stabilité et la fiabilité opérationnelles, précise Richard Moulds. Pour un service web de premier plan comptant des tonnes d’utilisateurs, la priorité pour Amazon est de « gérer un service professionnel, une plateforme fiable, sécurisée et durable » sur lesquels les entreprises peuvent « créer des modèles d’affaires et résoudre des problèmes ».

Bien que l’avantage quantique ne soit pas certain, Richard Moulds laisse entrevoir la possibilité que quelqu’un travaillant avec cette technologie le trouve, peut-être même quelqu’un travaillant sur Braket. « La seule façon de faire avancer cette industrie est de lever les rideaux et de donner aux gens la chance de voir ce qui est réel », indique-t-il. « Et le jour où nous verrons un ordinateur quantique faire quelque chose qui soit matériellement avantageux d’un point de vue commercial, vous ne manquerez pas ce moment, je vous le garantis. »

Source : ZDNet.com