Que vaut « D-Wave 2X » l’ordinateur quantique de Google et de la Nasa ?

Partenaires dans le domaine des supercalculateurs depuis deux ans, Google et la Nasa ont réussi à résoudre un problème en 1 seconde grâce à leur supercalculateur quantique – contre 10.000 ans pour un ordinateur classique.

La machine de la Nasa et de Google, baptisée le “D-Wave 2X”, est basée sur un prototype conçu par D-Wave Systems, une société canadienne spécialisée dans les calculateurs quantiques.

Le “bit quantique” pour doper la puissance de calcul

Ce système quantique, qui a permis d’effectuer un calcul complexe, 100 millions de fois plus vite qu’avec un ordinateur conventionnel, repose sur  le “bit quantique”, ou “qubit” – la plus petite unité de stockage d’information quantique.

Contrairement au “bit”, qui prend soit la valeur d’un 0, soit la valeur d’un 1, le “qubit” est une combinaison linéaire. Il peut prendre la valeur 0 ou 1, mais aussi les deux ensemble – selon le principe de la superposition d’états quantiques, comme illustré dans l’expérience du chat de Schrödinger, où un atome peut être à la fois intact et désintégré.

Cette technologie, qui permet de démultiplier le potentiel de calcul, est pour Google, qui a créé, avec la NASA, la “ Quantum A.I. Lab Team”, un moyen de développer à terme une réelle “intelligence artificielle”.

Un problème d’optimisation avec des milliers de variables binaires

Pour l’heure, les recherches continuent. Et Google se félicite d’avoir battu un “record” de calcul avec son nouveau supercalculateur quantique. “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 indiqué Hartmut Neven, directeur de l’ingénierie de Google, lors d’une conférence de presse relayée par Le Monde Informatique.

Concrètement, le calcul résolu par le système quantique de la Nasa et de Google était un problème d’optimisation, ou problème de programmation linéaire. Ce type de problème, très long à résoudre en raison des nombreuses possibilités (des milliers de variables binaires dans le cas qui nous intéresse) permettant de parvenir au résultat recherché, s’applique à de nombreuses situations, comme la planification de la production ou encore la distribution dans des réseaux. Il est fréquemment utilisé pour planifier des missions spatiales, pour modéliser le contrôle du trafic aérien, ou encore pour rechercher des exoplanètes.

Le “quantum annealing”, ou “recuit simulé quantique”

“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”, note Rupak Biswas, du Ames Research Center de la Nasa.

Le système quantique D-Wave fonctionne avec une puce, la “quantum annealer” – en référence à la méthode du “quantum annealing” (QA, ou “recuit simulé quantique” en français). Cette technique utilise un algorithme afin de résoudre les problèmes d’optimisation.

Une technologie cantonnée au QA

Les résultats présentés par Google sont néanmoins à prendre avec des pincettes, car ils n’ont pas encore été examinés par la communauté scientifique. A noter, comme le remarque Futura Sciences, qu’il ne s’agit pas d’un “ordinateur quantique” (comme le prétend Google), mais d’un supercalculateur, qui n’est donc pas capable d’effectuer “n’importe quel programme” – mais juste des problèmes de QA.

Et “s’il est bien vrai que certains algorithmes quantiques sont bien plus efficaces que certains algorithmes classiques pour résoudre un problème particulier, cela n’est pas vrai en général”, indique Futura Sciences.

Et étant donné “la difficulté et le coût de la mise en œuvre d’un calculateur quantique de plus en plus puissant, il ne va pas de soi non plus que la simple montée en puissance d’un ordinateur classique ne soit pas une solution plus satisfaisante à tout point de vue pour certains problèmes”, conclut le site.

Dans Computer World, Google rappelle qu’il reste encore “du chemin à parcourir” avant de concevoir une technologie quantique réellement utilisable – notamment parce que le D-Wave 2X se cantonne aux problèmes d’optimisation résolvables par le QA.

Par Fabien Soyez