Lors du salon ISC High Performance 2024 à Hambourg, en Allemagne, Nvidia a annoncé que des sites en Allemagne, au Japon et en Pologne utiliseront son framework open source Cuda-Q pour animer des unités de traitement quantique (QPU) dans leurs systèmes de calcul à haute performance. Rappelons que Cuda-Q est une plateforme de simulation quantique, open source et agnostique aux QPU. Ces derniers viennent assurer plus efficacement que les processeurs traditionnels certains calculs complexes. Le Jülich Supercomputing Center (JSC) en Allemagne met ainsi en œuvre le QPU d'IQM dans son supercalculateur Jupiter, tandis que le supercalculateur ABCI-Q de l'Institut des sciences et technologies industrielles avancées (AIST) du Japon installera le QPU de QuEra, un système alimenté par l'architecture GPU Hopper de Nvidia. Enfin, le Poznan Supercomputing and Networking Center (PSNC) en Pologne a également installé deux QPU photon d'ORCA Computing dans une partition de son supercalculateur accéléré par Hopper.  

« Le supercalculateur avec une unité quantique, dans lequel des processeurs quantiques sont intégrés aux architectures classiques, représente une formidable opportunité de résoudre des défis scientifiques qui pourraient autrement rester hors de portée », a déclaré Tim Costa, directeur de Quantum and HPC chez Nvidia. « Mais un certain nombre de défis nous séparent aujourd'hui d'un supercalculateur quantique accéléré utile. Les qubits actuels sont sujets à des décorrélations et produisent des erreurs. L'intégration avec les systèmes HPC n'est pas encore réglée. Des algorithmes de correction d'erreur et une infrastructure doivent être développés. Et les algorithmes à vitesse exponentielle doivent être inventés, parmi de nombreux autres défis ». Pour résoudre ces problèmes, plus de 25 initiatives quantiques nationales ont été lancées. Il existe plus de 350 start-ups quantiques, plus de 70 % des entreprises du classement Fortune 500 ont un programme quantique, et plus de 48 000 articles de recherche quantique ont été publiés.

Les unités quantiques avec Cuda-Q et Hopper seront exploitées à l'AIFST au Japon, à Jülich en Allemagne et au PSNC en Pologne (qui a installé deux QPU).

Une unité quantique en complément dans les supercomputers

« Mais il reste une autre frontière ouverte dans le domaine du quantique, indique M. Costa. Il s'agit du déploiement de supercalculateurs accélérés par le quantique - des supercalculateurs accélérés qui intègrent un processeur quantique pour effectuer certaines tâches qui conviennent le mieux au quantique, en collaboration avec des supercalculateurs d'IA et avec le soutien de ces derniers. Nous sommes très heureux d'annoncer aujourd'hui des supercalculateurs à accélération quantique ». « L'intégration non pas d'une mais de quatre unités de traitement quantique dans trois superordinateurs ouvre la voie à la prochaine vague d'innovation quantique », estime Heather West, directrice de recherche, informatique quantique, systèmes d'infrastructure, plates-formes et groupe technologique, chez IDC. « Les chercheurs se sont toujours attendus à ce que l'informatique quantique accélère les progrès scientifiques. Cependant, la relation symbiotique entre les technologies de calcul quantique et classique contribuera également à accélérer le développement des systèmes quantiques eux-mêmes, ouvrant la voie à des superordinateurs utiles, corrigés des erreurs et centrés sur le quantique, ainsi qu'à l'ère de l'avantage quantique, un bénéfice attendu depuis longtemps à la fois par les chercheurs et les utilisateurs finaux de cette technologie. »

Toutefois, selon Dion Harris, directeur des centres de données accélérés GTM de Nvidia, l'application de modèles d'intelligence artificielle sera nécessaire pour réussir. « Nous ne pensons pas qu'il y aura un système tolérant aux pannes déployé avec succès qui n'utilise pas de modèles d'IA pour corriger les erreurs à grande échelle et en temps réel afin de calibrer ces dispositifs. À l'heure actuelle, l'étalonnage et la maintenance d'un dispositif quantique est une tâche incroyablement chronophage pour les physiciens. Et cela deviendra de plus en plus difficile au fur et à mesure que le nombre de qubits augmentera. Nous devons donc automatiser cette tâche et appliquer les meilleures technologies et l'IA pour l'accomplir ».