Atos se pose en arbitre dans la course au meilleur calculateur quantique. Le 4 décembre, le géant français du numérique a dévoilé le Q-score, nouvelle unité de mesure de la performance des systèmes de calcul quantique. Présentée lors d’une conférence de presse comme la "première métrique universelle capable de mesurer les performances de n’importe quel processeur quantique" par Elie Girard, directeur général de l’entreprise de services du numérique (ESN), l’unité de mesure est vouée à quantifier "les capacités d’un calculateur à résoudre un problème concret", a-t-il précisé.
Disponible en open source à partir du premier trimestre 2021, le protocole de calcul du Q-score (abrévié Qs) sera accessible à tous les fabricants de machines quantiques. Il se base sur la résolution d’un problème mathématique d’optimisation combinatoire, un des premiers et des principaux cas d’usage du calcul quantique.
Des cas d’usage chez Total et EDF
Ce problème mathématique est bien connu : un voyageur de commerce doit visiter N villes, dont les distances entre elles sont connues. Il doit passer une seule fois par ville, avant de revenir à son point de départ. Quel est le chemin le plus court ? "Cela peut paraître simple, mais c’est un problème majeur de mathématiques et de science de l’information", estime Cyril Allouche, responsable du programme Atos Quantum.
Car la complexité du calcul augmente exponentiellement selon le nombre de villes à visiter. Si le voyageur doit visiter 14 villes, 100 milliards de chemins différents s’offrent à lui. Le problème peut être calculé en une centaine de secondes par un supercalculateur conventionnel. S’il doit traverser 22 villes, par contre, le nombre de routes passe à… 100 milliards de milliards. Et le calcul du trajet le plus optimisée prendrait 1 600 ans. Le Q-score représente le nombre de variables qu’un calculateur peut optimiser, ou le nombre de villes que le voyageur de commerce peut visiter.
Impossible à résoudre à grande échelle avec des méthodes de calcul conventionnelles, ce genre de problèmes mathématiques, dit d’optimisation combinatoire, est au cœur de certaines problématiques industrielles. C’est notamment le cas pour Total, qui utilise le calcul quantique pour améliorer la capture de CO2 ou pour EDF, qui cherche à optimiser la gestion des bornes de recharge des véhicules électriques.
Classement annuel
En utilisant son simulateur quantique, Atos QLM, l’ESN est parvenue à estimer les résultats de différentes plates-formes. "Nous avons mesuré des scores avoisinant les 15 Qs et nous estimons que cela atteindra environ 20 Qs l’année prochaine", anticipe Elie Girard. Selon lui, la métrique permettra aussi de valider l’avantage quantique, ce moment où un calculateur quantique parviendra à résoudre des problèmes inaccessibles aux calculateurs conventionnels. "Nous estimons que cette supériorité quantique sera atteinte à 60 Qs", avance-t-il.
D’ici là, le groupe français appelle tous les constructeurs de plates-formes quantiques à mesurer le Q-score de leurs machines. Cela lui permettra de publier un classement annuel des calculateurs les plus performants, à l’image du Top500, qui classe les meilleurs supercalculateurs du monde.
Approche agnostique
En proposant un outil basé sur un usage concret du calcul quantique, Atos se place en arbitre de la course des calculateurs. L’ESN met notamment en avant son approche agnostique de la technologie. "Notre stratégie est de considérer un processeur quantique comme une boîte noire à laquelle nous soumettons un problème et examinons la qualité de la solution", argue Cyril Allouche. A ce titre, le Q-score se distingue du volume quantique, l’unité de mesure d’IBM régulièrement utilisée pour justifier un titre de "calculateur quantique le plus puissant du monde". Utilisé par IBM, Honeywell et IonQ, le volume quantique est cependant boudé par d’autres, Google en tête.
Considéré par certains comme étant trop simpliste, le volume quantique est présenté comme trop "centré sur le matériel" par Arthur Ekert, professeur de physique quantique à Oxford et membre du comité scientifique d’Atos. "Ne me dites pas comment vous avez fabriqué la machine, mais ce qu’elle peut faire", résume-t-il. Reste à savoir si le Q-score parviendra, avec cette approche, à s’imposer à l’ensemble de la communauté.
