Des chercheurs des sociétés d'informatique quantique Quanscient Oy et Haiqu Inc. ont annoncé aujourd'hui avoir développé un nouvel algorithme d'informatique quantique conçu pour rendre les simulations informatiques de dynamique des fluides plus pratiques sur le matériel quantique.
Développé et testé sur le plus grand ordinateur quantique disponible d'IBM Corp., l'IBM Heron R3, l'algorithme réduit le nombre de qubits requis pour exécuter des simulations complexes en dynamique des fluides computationnelle, ou CFD, sur des ordinateurs quantiques, démontrant ainsi une voie viable vers de futures solutions à l'échelle industrielle.
La CFD est utilisée pour modéliser le comportement de l'air, de l'eau et d'autres fluides dans des applications telles que la conception d'avions, l'ingénierie automobile et les systèmes énergétiques. Il s'agit d'un élément essentiel des flux de travail de simulation et de test de produits, mais il est également très exigeant en termes de calcul et nécessite souvent de grandes quantités de puissance de traitement et de temps, même sur des superordinateurs classiques avancés.
La nouvelle approche de Quanscient et Haiqu réduit l'un des principaux obstacles à l'exécution de charges de travail CFD sur des systèmes quantiques : la quantité de ressources matérielles requises.
L'algorithme réduit le nombre de qubits et d'opérations de calcul nécessaires pour effectuer des simulations complexes. Cela fournit un moyen plus réalisable d'exécuter des calculs d'écoulement de fluide sur les machines quantiques limitées d'aujourd'hui et offre une voie potentielle vers des systèmes plus pertinents sur le plan industriel au fil du temps.
Au cœur de l’approche se trouve ce que les entreprises appellent un cadre LBM simplifié en une étape, ou OSSLBM. La méthode utilise une approche hybride quantique-classique qui simplifie la façon dont les simulations fluides sont mappées sur du matériel quantique, permettant ainsi d'exécuter des simulations non linéaires impliquant des obstacles sur plusieurs étapes.
En termes pratiques, l’algorithme permet d’aller au-delà des exercices de validation de principe de base et de se rapprocher de problèmes de simulation qui ressemblent davantage à des charges de travail d’ingénierie.
Le middleware et la couche d'exécution de Haiqu ont joué un rôle clé dans la réalisation du benchmark. Ses contributions comprenaient la réduction de la profondeur des circuits, l'amélioration des sous-programmes algorithmiques et l'application de techniques ciblées de réduction des erreurs. Tout cela contribue à prendre en charge un flux de travail en plusieurs étapes qui serait autrement difficile à exécuter sur les appareils quantiques actuels.
« La CFD est l'une des branches de simulation les plus complexes en termes de calcul, avec un impact parmi les plus importants sur les plus grands secteurs du monde », a déclaré Valtteri Lahtinen, scientifique en chef de Quanscient. « Les ordinateurs quantiques ouvrent la voie à des simulations bien plus complexes que ce que les ordinateurs classiques peuvent gérer, ce qui pourrait permettre la conception de véhicules et d'avions plus efficaces, de meilleurs systèmes énergétiques et bien plus encore. »
Les chercheurs affirment que leurs travaux représentent un nouveau cadre algorithmique qui remodèle la manière dont les simulations fluides sont effectuées sur les ordinateurs quantiques. Selon les entreprises, cela transforme une séquence complexe de calculs en un processus plus simple et plus efficace conçu pour le matériel quantique.
L’OSSLBM hybride quantique-classique peut être exécuté sur le matériel actuel, traçant ainsi une voie pratique pour aller au-delà des simples démonstrations linéaires vers des simulations de fluides quantiques plus réalistes et pertinentes pour l’ingénierie à mesure que les systèmes quantiques continuent de mûrir.
