Fujitsu annonce cette semaine un simulateur quantique 36 Qubits, basé sur les mêmes processeurs que son supercalculateur Fugaku. Un concurrent sérieux pour les QLM-E et QAS d’Atos ?
Même si on en parle beaucoup et si la France peut se targuer d’avoir à la fois un « Plan Quantique » à 1,8 milliard d’euros et une plateforme nationale de calcul quantique (HPC Quantum Hybrid), la quête de l’informatique quantique n’en est qu’à ses prémisses. En attendant de disposer dans un futur qui apparaît encore assez éloigné de véritables ordinateurs quantiques LSQ (Large Scale Quantum), le monde de la recherche explore d’un côté la création de prototypes NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) pour explorer les technologies matérielles et d’un autre côté la mise à disposition de simulateurs quantiques permettant d’élaborer et tester des algorithmes quantiques.
La mise au point des machines NISQ est un chemin semé d’embuches. Ces machines doivent, pour l’instant, se contenter d’un nombre restreint de Qubits, sont très limitées sur la profondeur des circuits quantiques et nécessitent des mécanismes élaborés de correction d’erreurs.
Au point que les simulateurs quantiques sont aujourd’hui plus puissants que la plupart des ordinateurs quantiques NISQ officiellement accessibles via les offres QaaS des clouds.
Le QLM-E d’Atos et ses 41 Qubits simulés
Depuis 2017, ATOS propose des simulateurs quantiques sous forme d’appliances. Ses machines s’appuient sur des fermes de serveurs classiques à base de GPU NVidia et sur un système émulant le comportement des Qubits. Deux modèles sont proposés : le QLM-E (qui émule jusqu’à 41 qubits universels) et le QAS (Quantum Annealing Simulator, qui émule des ordinateurs à recuit quantique simulé similaires aux machines de D-Wave).
Cette semaine, Fujitsu annonce avoir développé un simulator quantique capable de gérer et émuler jusqu’à 36 Qubits. Le système s’appuie sur un cluster de serveurs Fujitsu PrimeHPC FX700 à base de CPU A64FX, des éléments qui animent notamment le célèbre HPC Fugaku, actuellement le super-calculateur le plus rapide au monde et qui figure en tête du classement TOP500.org.
Au-delà du hardware, la simulation quantique est assurée par un logiciel dénommé Qulacs, un simulateur de circuits quantiques développé en open source par Fuji Laboratory et l’université d’Osaka. Les performances affichées seraient le double de l’Intel-QS (le simulateur proposé par Intel), du JUQCS-G (du centre de Supercomputing de Jülich) et de l’IBM Qiskit-Aer.
Le PrimeHPC FX 700, brique de base du Fugaku
Selon Fujitsu la combinaison de son hardware à base de A64FX et du logiciel Qulacs permettent à ce simulateur quantique de revendiquer le titre de « simulateur le plus rapide au monde ». Mais Fujitsu se préserve de toute comparaison avec les machines d’ATOS qui revendiquent plus de Qubits et s’appuient sur des GPU à priori plus véloces que les A64FX. Fujitsu espère produire une seconde génération de son simulateur capable de gérer 40 Qubits en septembre 2022.
Rappelons que la simulation de Qubits nécessite une puissance exponentielle. Typiquement, le logiciel myQLM d’Atos permet de simuler des circuits quantiques jusqu’à 20 Qubits sur un ordinateur portable de dernière génération. Mais pour atteindre les 41 Qubits du QLM-E, Atos doit combiner la puissance de 32 GPU NVidia V100.
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