L'europe réalise une première en combinant son HPC le plus puissant (le LUMI) à l'une de ses premières machines quantiques opérationnelles 'le Helmi).

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L’Europe interconnecte l’un de ses HPC à un ordinateur quantique

Par Laurent Delattre, publié le 07 décembre 2022

C’est une première en Europe et peut-être même au niveau mondial. Un ordinateur quantique et un HPC ont été interconnectés pour permettre de concrétiser des calculs et algorithmes hybrides unissant le meilleur des deux mondes…

La voie actuellement suivie par l’Europe en matière d’informatique est une approche hybride visant à mêler la puissance des dernières générations de HPC aux capacités uniques et exploratoires des premières machines quantiques.

En France, l’initiative HQI (Hybrid Quantum Initiative) lancée en janvier 2022 vise ainsi à unir HPC et ordinateurs quantiques au sein du TGCC-GENCI (le Très Grand Centre de Calcul du CEA à Saclay). En Juin dernier, le HQI a signé avec la startup française Pasqal pour la livraison d’une machine « 100 Qubits » à base d’atomes neutres qui doit être opérationnelle en 2023 et sera couplée au supercalculateur Joliot Curie (HPC de 7 Petaflops, classé 83ème au classement TOP500).

Toutefois, la première intégration opérationnelle est à créditer à des chercheurs finlandais. Le LUMI est désormais connecté au HELMI grâce aux efforts combinés du CSC et de l’université d’Aalto.

Pour rappel, le LUMI trône sur la troisième marche du podium du dernier classement « TOP500.ORG » qui répertorie les 500 supercalculateurs les plus puissants de la planète. Animé par des processeurs AMD Epyc de troisième génération à 64 cœurs et des GPU AMD Instinct MI250X, il développe une puissance nominale de 390 Petaflops (et une puissance maximale pouvant atteindre 428 Pétaflops) grâce à la combinaison de ses 2 220 288 cœurs de calculs.

Le HELMI-Pearl est un ordinateur quantique du VTT Technical Research Center finlandais doté de 5 Qubits. Fabriqué par la startup européenne IQM (spin-off de VTT et Aalto), cette machine quantique s’appuie sur la technologie « unimon » d’IQM, des qubits superconducteurs basés sur l’effet Josephson (une technologie similaire à celle utilisée par IBM, Google et Rigetti). Le HELMI n’est d’ailleurs qu’une première étape. Le VTT espère en effet disposer d’une machine IQM 20-qubits dès l’an prochain (elle est en cours d’assemblage) et d’une machine 54-qubits en 2024.

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Les ordinateurs quantiques actuels ne sont ni assez fiables, ni assez matures, ni assez performants pour être exploités de façon autonome. Mais ils peuvent déjà être utilisés pour réaliser quelques calculs hors de portée des machines classiques et expérimenter de nouveaux algorithmes s’exécutant principalement sur des HPC mais concrétisant un calcul différenciateur sur la machine quantique. En outre, la puissance des HPC permet d’appliquer des algorithmes de correction d’erreurs aux résultats imprédictibles des machines quantiques actuelles.

« Bien que les superordinateurs soient immensément puissants en eux-mêmes, certains types de problèmes ne peuvent être résolus plus rapidement, plus précisément ou en utilisant moins d’énergie que s’ils sont partiellement résolus sur des ordinateurs quantiques » expliquent les chercheurs du VTT. « Ces problèmes incluent le développement de nouveaux produits et matériaux, par exemple dans les industries pharmaceutique et chimique ou encore l’industrie des batteries. Mais d’autres potentiels sont aussi explorés comme l’apprentissage automatique quantique qui permettra à l’intelligence artificielle d’atteindre de nouveaux sommets…. L’optimisation des chaînes d’approvisionnement, des itinéraires de voyage et de la gestion des portefeuilles figure également en bonne place sur la liste des applications futures présentant ce que l’on appelle l’avantage quantique, où le calcul haute performance accéléré par les quanta dépasse la capacité des seuls superordinateurs classiques ».

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