Leur collaboration ne date pas d'hier mais elle vient de franchir un nouveau palier. Google et la Nasa qui travaillent ensemble depuis 2013 - ainsi qu'avec l'Universities Space Research Association - viennent en effet de livrer les premiers fruits de leurs efforts en matière de supercalculateur.

Basé sur un prototype de système quantique fourni par D-Wave Systems (avec qui Google et la Nasa ont renouvelé un partenariat de 7 ans), le supercalculateur D-Wave 2X se présente comme l'un des modèles les plus avancés techniquement dans le domaine et capable - en théorie - de résoudre des problèmes complexes en quelques secondes contre plusieurs années jusqu'alors. Les systèmes quantiques reposent sur des principes fondamentalement différents des ordinateurs actuels pour lesquels un bit représente soit un 0, soit un 1. Avec le calcul quantique, chaque bit peut à la fois être un 0 qu'un 1 de façon simultanée. Et cela change tout : alors que 3 bits conventionnels peuvent représenter n'importe quelle valeur parmi 8 (2 puissance 3), trois qubits - comme on les appelle - peuvent représenter toutes les 8 valeurs à la fois. cela signifie que les calculs peuvent en théorie être effectués à des vitesses bien plus rapides.

Puce D-Wave X2 (supercalculateur Nasa et Google)

La puce D-Wave Vesuvius est au coeur du supercalculateur quantique 2X montré par la Nasa le 8 décembre dans le Silicon Valley. (crédit : Martyn Williams)

La recherche n'est encore qu'à son tout début et les usages commerciaux n'arriveront pas avant plusieurs décennies. Cela n'empêche pas certains acteurs de progresser, comme la Nasa et Google qui viennent d'annoncer avoir utilisé le supercalculateur D-Wave 2X pour résoudre un problème d'optimisation dont la réponse a été 100 millions de fois plus rapide qu'avec un ordinateur conventionnel doté d'un seul coeur processeur. « Ce qu'une machine D-Wave fait en 1 seconde prendrait 10 000 ans à un ordinateur conventionnel doté d'un seul coeur processeur pour traiter une tâche similaire », a fait savoir Hartmut Neven, directeur de l'ingénierie de Google au cours d'une conférence de presse.

Un problème d'optimisation aux possibilités exponentielles

Un problème d'optimisation fait partie de ceux où il y a beaucoup de possibilités pour arriver à un résultat escompté. L'exemple classique étant celui d'un travailleur nomade qui doit trouver la route la plus efficace pour visiter un certain nombre de villes : plus on ajoute de villes, plus le nombre de routes possibles augmentent plaçant ainsi un système conventionnel dans l'incapacité de proposer une solution de chemin dans un temps raisonnable. Des problèmes similaires existent également pour les missions spatiales et dans la modélisation du contrôle du trafic aérien, deux domaines où la Nasa mobilise justement des ressources significatives.

Le problème utilisé pour tester le système D-Wave X2 comptait près de 1 000 variables de ce type. « La Nasa a une grande variété d'applications qui ne peuvent pas être résolues de façon optimisée avec des supercalculateurs traditionnels dans une durée réaliste à cause de leur complexité exponentielle, alors que les systèmes quantiques sont une opportunité pour résoudre de tels problèmes », a expliqué Rupak Biswas, direction des technologies au sein du centre de recherche Ames de la Nasa.

3 systèmes quantiques D-Wawe déjà en test

Ces résultats sont importants pour D-Wave Systems, la start-up canadienne basée à Vancouver. Le système D-Wave X2 de la Nasa et Google est l'un des trois construits par la société, avec ceux de Los Alamos National Laboratory et Lockheed Martin (utilisé par l'Université de la Californie du Sud). Lorsque les premiers résultats de D-Wave et la Nasa ont été publiés, un débat assez vif a eu lieu entre scientifiques sur la capacité réelle de ce type de machine à surpasser les ordinateurs traditionnels. Alors que la 1ère génération de prototype de systèmes quantiques était basée sur 512 qubits, la 2nde actuelle a été améliorée pour atteindre 1 097 qubits. A noter que les résultats présentés par Google, tout juste publiés, n'ont pas encore fait l'objet d'un passage en revue par la communauté scientifique.