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« Nous intégrerons des accélérateurs quantiques »

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Philippe Vannier est conseiller d’Atos pour la technologie. Il affirme que l’ordinateur quantique est un impératif pour surmonter la fin de la loi de Moore.

« Nous intégrerons des accélérateurs quantiques »
Philippe Vannier, conseiller d’Atos pour la technologie

Que pensez-vous de la course à l’ordinateur quantique qui est engagée ?

Nous n’avons pas le choix. Nous sommes obligés d’aller vers l’ordinateur quantique car la loi de Moore montre ses limites. Cette loi, selon laquelle le nombre de transistors sur une même surface – donc la puissance – double tous les dix-huit mois, arrive à des limites physiques. On atteint des finesses de gravure de 10 nanomètres. Un saut technologique majeur va peut-être permettre de passer à une gravure de 2 à 5 nanomètres. Mais 2 nanomètres, c’est la largeur de 10 atomes. On ne pourra pas faire circuler des électrons sur des pistes moins larges. Ce qui veut dire que l’on n’a plus devant nous la possibilité d’augmenter fortement la puissance de calcul.

Comment cette fin de la loi de Moore touchera-t-elle les supercalculateurs, dont Atos est spécialiste ?

Pour les supercalculateurs, la puissance doublait tous les deux ans avec la régularité d’un métronome. Mais là, on voit que l’on va atteindre une forme de palier au-delà de l’exascale, c’est-à-dire des machines capables de réaliser de l’ordre du milliard de milliards d’opérations par seconde, qui est attendu pour 2020-2022. Or, en face, le besoin de puissance de calcul continue non seulement de croître, mais de croître de plus en plus vite avec l’explosion du big data. Nous sommes confrontés à une réelle difficulté. On y remédie pour le moment en multipliant les processeurs, mais cela pose un problème de consommation d’électricité.

L’ordinateur quantique doit donc prendre le relais…

L’industrie cherche de nouvelles solutions et l’ordinateur quantique en est une, en rupture fondamentale. Il est extraordinairement efficace sur des opérations exponentielles. Avec un ordinateur classique, la factorisation d’un nombre codé sur 100 bits prend 290 fois (soit environ 1 milliard de milliards de milliards de fois) plus de temps que de factoriser un nombre sur 10 bits. Avec un ordinateur quantique, cela ne prend que dix fois plus de temps. Pour donner un ordre de grandeur, un ordinateur quantique de 60 qubits [les bits quantiques, ndlr] sera sur ce type de problèmes aussi ­puissant qu’un supercalculateur exascale. À en croire les experts, il n’y aura pas de telle machine avant dix ans, mais les progrès actuels sont majeurs et je suis très optimiste sur la capacité des chercheurs à trouver d’ici à dix ans la recette qui permettra d’obtenir des qubits qui pourront être multipliés.

S’il n’y aura pas d’équivalent quantique d’un supercalculateur avant dix ans, pourquoi vous y intéressez-vous déjà ?

Atos prend une route particulière sur le sujet. Nous sommes persuadés qu’un ordinateur purement quantique ne sera pertinent que pour un nombre limité d’usages, correspondant aux calculs exponentiels. Nous pensons qu’il y aura plutôt des machines hybrides. De la même manière que les ordinateurs utilisent aujourd’hui un CPU [processeur généraliste, ndlr] et un GPU [processeur graphique, ndlr] ou un FPGA [circuit logique reconfigurable, ndlr], nous aurons des ordinateurs avec des CPU, des GPU, des FPGA et des qubits. Et les calculs seront distribués suivant les usages sur l’une ou l’autre puce. C’est la route que nous prenons. L’avantage, c’est qu’il n’y a pas besoin des 60 qubits qui donnent la puissance d’un exascale. Il suffit d’avoir un accélérateur quantique suffisamment puissant. Pour nous, le seuil d’utilité se situe vers 50 qubits.

Quelle est votre stratégie globale autour de l’ordinateur quantique ?

En tant qu’intégrateur, nous aurons à intégrer dans nos supercalculateurs des accélérateurs quantiques fabriqués par d’autres et à faire tourner des logiciels dessus. Notre stratégie repose donc sur quatre axes : se rapprocher de développeurs de qubits pour comprendre les technologies, travailler sur l’architecture de machines hybrides, développer un langage de programmation et, enfin, travailler sur les usages. Il s’agit de prendre un temps d’avance. Nous voulons être prêts, avoir un maximum de compétences quand les ordinateurs quantiques arriveront sur le marché. Nous avons formé un comité scientifique composé des plus grands chercheurs européens, comme Serge Haroche, Alain Aspect, Cédric Villani… Nous avons créé en novembre 2016 un laboratoire, Atos Quantum, aux Clayes-sous-Bois, dans les Yvelines, qui compte aujourd’hui une vingtaine de personnes dédiées.

La première réalisation d’Atos Quantum est l’émulateur que vous avez lancé cet été…

Cet émulateur, appelé Atos Quantum Learning Machine, s’inscrit dans l’axe programmation. Il s’agit d’un supercalculateur miniature capable de simuler, suivant le modèle, un ordinateur quantique de 30 à 40 qubits utilisable avec un langage de programmation quantique que nous avons développé. Nous l’avons lancé pour que l’écosystème d’utilisateurs puisse dès à présent réfléchir à la manière de programmer une machine quantique. Car c’est radicalement différent de la programmation classique. L’ordinateur quantique va révolutionner notre mode de programmation. Il faut d’ores et déjà former les programmeurs.

Quelle est votre ambition pour le langage quantique que vous avez développé ?

Nous voulons en faire un logiciel qui soit une référence pour les années à venir. Il doit permettre une programmation aisée et être suffisamment simple pour être assimilable par le plus grand nombre. Sa particularité est qu’il sera agnostique en termes de technologies de qubits et que les programmes développés sur cet émulateur seront transposables, via des connecteurs que nous développons, sur une machine quantique le jour où elle sera disponible. Nous nous focalisons sur l’usage et pas sur la technologie des qubits, que nous voulons rendre transparente pour l’utilisateur.

Il y a peu d’industriels européens actifs sur l’ordinateur quantique, l’Europe ne risque-t-elle pas de rater le coche ?

Il est certain que les États-Unis et la Chine, sont très actifs et que, en Europe, Atos est un peu seul en tant qu’industriel développant des technologies autour de l’ordinateur quantique. Mais cela va changer ! L’Europe a pris le sujet à bras-le-corps avec le Quantum Manifesto et des financements vont stimuler des vocations. Je suis certain que des Européens émergeront dans le hardware de l’ordinateur quantique. Car les avantages que les grands industriels du silicium ont acquis ne seront pas forcément transposables au quantique. Les cartes vont être redistribuées et c’est une opportunité fabuleuse pour l’Europe. 

La Quantum Learning Machine, tour de force d’Atos

« C’est une véritable percée qui est au cœur de notre Atos Quantum Learning Machine », pointe Philippe Vannier. Lancée en juillet, cette machine est un supercalculateur miniature émulant un ordinateur quantique de 30 à 40 qubits – les bits quantiques. « Une intégration hardware-software révolutionnaire nous a permis de faire un saut en matière de vitesse, donc de compacité et de prix. » Le modèle à 40 qubits vaut de 1 à 2 millions d’euros, « alors qu’il fallait jusqu’ici l’équivalent des plus gros supercalculateurs français pour simuler autant de qubits ». La puissance des qubits se mesure aux efforts nécessaires pour les simuler : pour passer de 40 à 41 qubits, il faudra doubler la mémoire vive de l’émulateur, donc passer de 24 à 48 téraoctets ! 

 

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