Avec le CEA, Atos développe les technologies quantiques de demain

Atos-Quantum-Learning-Machine

L'industrie et la recherche ont toujours besoin de davantage de puissance de calcul. Jusqu’à présent, cette puissance doublait tous les 18 mois selon la loi de Moore. Mais aujourd’hui, la technologie ne peut plus suivre, la finesse de gravure des puces atteignant désormais 5 nanomètres au mieux. La miniaturisation des puces de silicium, avec une maille cristalline de 0,3 nm, nous ferait basculer dans une dimension atomique, où les propriétés quantiques jusque-là constructives vont devenir destructives.

Pour aller plus loin, Atos a déjà livré le BullSequana, qui sera capable d’atteindre l’exaflop/s (1 milliard de milliards d’opérations par seconde) à partir de 2020. Pour la génération suivante, de nouvelles architectures seront nécessaires. Les technologies quantiques peuvent fournir une partie de la réponse : la possibilité d’accélération a été démontrée non seulement pour la factorisation, mais sur des algorithmes de machine learning, d’inversion de matrice, de recherche dans une liste, ou d’optimisation combinatoire.

Atos, leader européen en calcul, apporte le meilleur de la technologie à ses clients, anticipant en permanence les opportunités et défis à venir. C’est la raison pour laquelle le groupe a été le premier industriel en Europe à lancer sur fonds propres un programme dédié pour leur faire bénéficier d’une rupture probablement majeure. Atos Quantum a ainsi été lancé début 2016 par Thierry Breton. Il couvre deux axes. Le principal, à court terme, vise à fournir une plateforme de programmation, d’optimisation et d’émulation d’algorithmes quantiques, à travers un simulateur baptisé Atos Quantum Learning Machine (Atos QLM).

L’Atos QLM a été développée en 18 mois et livrée aux premiers clients fin 2017, parmi lesquels figure le Centre de recherches américain d’Oak Ridge. Elle accélère le développement d’algorithmes quantiques en permettant de les optimiser et les tester jusqu’à 40 qubits par émulation sur un calculateur in-memory spécialement modifié. L’objectif à terme est d’offrir des capacités de simulation les plus réalistes possibles, en fonction du hardware quantique utilisé. Pour ce faire, nous embarquerons dans le simulateur des caractéristiques spécifiques (connectivité, design des portes, topologie, etc.) et des modèle de bruit, ce qui procure un avantage incommensurable aux développeurs de software ou de hardware.

Le deuxième axe prépare l’après-BullSequana et vise à fournir des capacités d’accélération quantique applicables à certains algorithmes. Comme pour les supercalculateurs avec Intel ou ARM par exemple, Atos s’appuiera sur des partenaires fournisseurs de QPU, de façon agnostique, et construira ses propres machines. Au CEA, cela concerne l’équipe Quantronique (Direction de la recherche fondamentale) dont l’expérience et les compétences sont unanimement reconnues, et avec qui une Chaire Industrielle est mise en place ainsi que le Leti (Direction de la recherche technologique) sur les qubits de silicium qui constituent une voie technologique plus récente et prometteuse.

Un ordinateur quantique comporte trois parties : hardware (qubits physiques, lasers, refroidissement, électronique de commande...), software (algorithmie, programmation, test, optimisation, commande des qubits…) et applications métier.

Pas de développement du quantique sans avancée conjointe dans ces trois domaines. Les domaines software et applicatif demeurent insuffisamment développés, une véritable terra incognita, où les spécialistes restent rares. On sait les limites physiques que rencontrent les technologies hardware en matière de décohérence quantique : réduire la profondeur d’un circuit quantique diminue le temps d’exécution et donc le bruit. Cela peut se faire par voie logicielle, d’où l’importance de l’optimisation et des innovations algorithmiques. Certains algorithmes ne bénéficient d’aucune accélération en quantique. De fait, l’ordinateur universel quantique perd son intérêt.

Les plateformes de calcul futures offriront plutôt des capacités hétérogènes mettant en oeuvre plusieurs technologies (CPU, GPU, FPGA et accélérateurs quantiques). Cette évolution constitue aussi un formidable challenge pour le software. Pour toute application, il faudra piocher dans une librairie d’algorithmes, certains étant accélérés par le quantique ou d’autres par les GPU. Une application pourrait se décomposer en plusieurs modules adressant différentes technologies, avec des problématiques nouvelles d’échanges de données et de synchronisation que les développeurs devront prendre en compte.

On le voit bien, l’arrivée de l’informatique quantique au sein de plateformes hybrides constitue en elle-même un formidable enjeu, une nouvelle frontière, pour le software et le système dans lesquels Atos entend bien figurer au premier rang. Cela se traduit pour le CEA par une belle complémentarité permettant de couvrir, ensemble, l’entièreté du domaine de l’informatique quantique.

Médias Sociaux et Flux RSS

Twitter icon
Google+ icon
YouTube icon
RSS icon