« Nous pouvons construire un ordinateur quantique virtuel, incluant le système quantique en lui-même – les atomes avec leurs niveaux d’énergie – et tout le dispositif matériel qui vient les piloter », lance Sébastien Buffechoux, dirigeant et cofondateur de QPerfect. Cette deeptech française, dont la création sera officialisée dans quelques semaines, a présenté ses activités durant le Q2B. L’édition 2023 de cet évènement annuel, organisé par l’américain QC Ware (spécialisé dans l’algorithmie quantique), se déroule les 3 et 4 mai à Paris.
Son logiciel, nommé MimiQ, fonctionne sur un PC de bureau et offre la possibilité de constituer des jumeaux numériques de calculateurs quantiques. « Nous pouvons tester les performances d’une porte quantique particulière dotée de deux ou trois qubits, détaille Sébastien Buffechoux. Les performances que nous récupérons de chacune de ces portes sont ensuite intégrées dans un simulateur de circuit quantique pour émuler le fonctionnement d’un ordinateur quantique de plusieurs centaines ou milliers de qubits selon le degré d’intrication. »
Une démarche semblable à celle d'un EDA
Cet émulateur est potentiellement compatible avec tous les types de qubits. Mais la deeptech se concentre en priorité sur les atomes froids, les ions piégés ou encore les centres NV, qui ont en commun d’être manipulés par des moyens optiques, le cœur d’expertise des fondateurs.
Sébastien Buffechoux fait l’analogie avec des sociétés telles que Synopsys et Cadence, qui commercialisent des logiciels de conception automatique de circuits électroniques, ou EDA (electronic design automation). « Nous ferions du QDA (Q pour quantum, ndlr), avance Sébastien Buffechoux, même si ce terme n’est pas encore très répandu dans le monde des technologiques quantiques. »
La clé de cette ambition repose sur la fidélité la plus élevée possible de ce jumeau numérique, rapporté à son jumeau réel. « Non seulement nous modélisons plus finement le registre quantique mais nous modélisons aussi tous les éléments consacrés au pilotage des qubits – lasers, modulateurs optiques… –, une partie qui n’est jamais considérée », précise Sébastien Buffechoux.
Des recherches issues de l'université de Strasbourg
MimiQ est le fruit des travaux des autres cofondateurs de QPerfect : Guido Masella, Guido Pupillo, Shannon Whitlock et Johannes Shachenmayer. Ces chercheurs exercent à l’Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Isis) de l’université de Strasbourg. Du reste, la jeune pousse ne quitte pas ses terres alsaciennes et sera hébergé au centre européen de science quantique de Strasbourg.
Elle s’adressera aux fournisseurs de systèmes matériels et aux développeurs de logiciels. Concernant les premiers, « l’objectif est qu’ils puissent accélérer leurs développements et effectuer leurs tests à l’aide d’une plateforme virtuelle avant de faire une machine réelle », explique Sébastien Buffechoux. Un prototypage utile pour minimiser les erreurs et réduire les coûts.
Les développeurs de logiciels, pour leur part, « auront accès à une plateforme simulant des performances réelles, paramétrable avec du bruit pour étudier l’impact de ce dernier, ce que n’autorisent pas les calculateurs NISQ (noisy intermediate scale quantum) disponibles aujourd’hui, poursuit Sébastien Buffechoux. Ils pourront comparer l’exécution de leur circuit quantique sur différentes technologies quantiques, ou développer un code applicatif plus complexe grâce aux centaines voire milliers de qubits émulés par notre logiciel. »
En quête d'une levée de fonds début 2024
Sébastien Buffechoux évoque les approches similaires de l’allemand QCruise et de l’australien Q-Ctrl, qui conçoivent des jumeaux numériques grâce au deep learning afin d’optimiser les protocoles de pilotage et d’exécution des calculs de l’ordinateur quantique.
« Mais ces jumeaux sont moins fidèles que les nôtres, assure-t-il, et n’ont pas le même objectif. La force de notre outil, c’est une modélisation la plus exacte possible, sans boîte noire propre à l’IA, qui sert à améliorer la fidélité des portes quantiques. Nous permettons d’optimiser l’ensemble des composants d’un ordinateur quantique. »
QPerfect proposera par ailleurs une librairie de protocoles et d’équipements pour minimiser les erreurs et maximiser les performances. « Par exemple, l’application d’une forme de signal et d’une configuration matérielle spécifiques », ajoute Sébastien Buffechoux. L’interface de MimiQ, en construction, s’inspire de celle de Simulink : les briques représentant les divers éléments de l’ordinateur quantique (qubits, lasers, etc) peuvent être facilement reliées et déliées pour simuler dynamiquement le comportement du système.
Cet environnement logiciel sera disponible « as a service » dans le cloud d’OVH. Une première version de test est en ligne, disponible gratuitement. QPerfect espère lever 800 000 euros d’ici au premier semestre 2024 pour continuer à grandir.
