L’informatique quantique n’en est qu’à ses balbutiements. Mais des chercheurs d’UCLA viennent de démontrer l’inefficacité des actuels compilateurs quantiques, une inefficacité qui pèse lourd sur les actuels programmes quantiques expérimentés par les chercheurs à travers le monde.

L’informatique quantique progresse à petits pas. Elle est encore loin de quitter les centres de recherche même si les entreprises peuvent déjà expérimenter ses principes et son potentiel grâce à des services clouds exposant les premiers prototypes opérationnels. AWS a d’ailleurs annoncé, la semaine dernière, la disponibilité générale de son service Amazon Braket qui permet aux développeurs, scientifiques et chercheurs d’expérimenter leurs algorithmes quantiques sur du véritable hardware quantique. Azure propose également un service Azure Quantum assez similaire mais dont l’accès « early access » est encore restreint. IBM Cloud propose également un service QaaS via son IBM Q Experience et Rigetti (dont les machines sont également exposées via AWS) proposent aux entreprises ses Rigetti Quantum Cloud Services.

Avec ces premières offres, la tentation de lancer des benchmarks devient inévitable. En début d’année, l’ORNL (Oak Ridge National Laboratory) avait publié un benchmark quantique. Basé sur un calcul de l’état d’énergie de molécules alcalines hybrides, il permet de tester de façon effective la performance d’ordinateurs quantiques et dès lors de les comparer.

L’ORNL n’est pas le seul à s’intéresser aux benchmarks d’ordinateurs quantiques. En 2019, les chercheurs de l’université de Princeton avaient publié le premier comparatif de l’ère quantique et comparé les performances des machines d’IBM, Rigetti et IonQ.

C’est en travaillant sur d’autres benchmarks quantiques que deux chercheurs de l’UCLA (Université de Californie) ont découvert que les compilateurs actuellement utilisés sur les machines quantiques étaient très loin d’être optimaux. Pour preuve, leurs recherches montrent qu’il serait possible d’améliorer le design des actuels compilateurs quantiques pour atteindre des vitesses de traitement 45 fois supérieures !

En raison de la nature délicate du fonctionnement des circuits quantiques, d’infimes changements environnementaux interfèrent avec les Qubits et génèrent une décohérence des états quantiques, autrement dit une perte d’information. Un temps de décohérence qui est de l’ordre des microsecondes. « Si nous pouvons réduire de moitié la profondeur du circuit par une meilleure compilation, nous doublons effectivement le temps de décohérence ce qui permet de réaliser davantage de calculs quantiques » expliquent les chercheurs de l’UCLA. « Maintenant que nous avons mis en évidence les progrès réalisables sur l’agencement des circuits quantiques nous espérons voir une large communauté de chercheurs collaborer pour développer de meilleurs compilateurs et faire progresser l’informatique quantique ».

Les codes sources des Benchmarks quantiques développés par l’UCLA pour démontrer le manque d’efficience des actuels compilateurs quantiques sont disponibles en open source sur GitHub.