IBM Corp., Advanced Micro Devices Inc. et le Quantum Science Center du Oak Ridge National Laboratory ont annoncé aujourd'hui une nouvelle plate-forme de correction d'erreurs quantiques qui intègre le calcul quantique et haute performance.
Pour obtenir des performances et une exactitude élevées en informatique quantique, il faut protéger les informations quantiques du bruit. Dans de nombreux cas, les chercheurs ont associé des ordinateurs quantiques à des ordinateurs classiques pour obtenir des performances supérieures lors de l’exécution de problèmes pertinents pour l’industrie. Le défi aujourd’hui consiste à étendre ces avancées grâce à l’informatique classique.
Les qubits quantiques physiques d’aujourd’hui commettent des erreurs environ toutes les quelques centaines d’opérations. Sans correction, les erreurs s’accumulent rapidement, rendant les calculs longs ou complexes totalement intenables. Les algorithmes révolutionnaires, tels que l'algorithme de Shor pour la factorisation ou les simulations à l'échelle moléculaire en chimie, nécessitent des milliards d'opérations sans erreur.
Ce lancement utilise une plate-forme de co-conception pour la correction des erreurs quantiques à l'aide des ordinateurs quantiques d'IBM, notamment le Nighthawk de 120 qubits avec le système informatique haute performance Umbra d'ORNL, alimenté par les unités de traitement graphique Instinct MI355X d'AMD et les unités centrales de traitement EPYC de 5e génération.
« La force d'ORNL en matière de calcul haute performance, combinée à l'expertise de nos partenaires QSC – comme IBM et AMD – crée une opportunité de repousser les limites de ce qui est possible », a déclaré Travis Humble, directeur du Quantum Science Center. « Avec Umbra, nous allons désormais tester de nouvelles idées, évaluer les approches à grande échelle et jeter les bases d'ordinateurs quantiques plus fiables. »
Jay Gambetta, membre d'IBM et directeur d'IBM Research, a ajouté que le principal contributeur à la recherche actuelle n'est plus de savoir si la correction des erreurs fonctionnera sur le matériel quantique, mais plutôt de savoir comment l'accélérer et l'optimiser pour créer des systèmes que les scientifiques peuvent utiliser pour résoudre les problèmes.
IBM a déclaré que la connectivité à réseau carré du Nighthawk permet une vitesse et un contrôle en temps réel de pointe pour tester les techniques de correction d'erreurs. Les accélérateurs GPU, tels que les nœuds AMD dans le système Umbra, peuvent aider à ce réglage précis. La plateforme de co-conception connectée à Oak Ridge contribuera à explorer le quantique dans le cadre d’une infrastructure plus large d’intelligence artificielle et de calcul scientifique.
« Cette nouvelle plateforme de co-conception pour la correction d'erreurs quantiques nous permet d'évaluer différentes approches et de déterminer les architectures, les logiciels et les flux de travail qui seront mis à l'échelle », a déclaré Gambetta.
Les chercheurs peuvent mesurer les qubits en cours de calcul et agir sur les résultats en temps réel, définir le timing exact des signaux qui protègent les qubits du bruit et voir exactement ce que le matériel a exécuté tout en travaillant avec des signaux de mesure bruts. Cela fournira à la recherche sur la correction des erreurs les données brutes nécessaires à la prochaine génération d’approches visant à créer des capacités sophistiquées pour les grands systèmes exécutant du code réel.
Plus tôt cette année, IBM et ORNL ont dévoilé des résultats montrant comment les charges de travail exécutées sur des ordinateurs quantiques et classiques et sur le supercalculateur Frontier peuvent simuler de vrais matériaux magnétiques et calculer les configurations moléculaires d'un matériau prometteur pour le combustible de fusion.
La simulation de matériaux magnétiques pourrait conduire à des percées dans le domaine des supraconducteurs, des batteries plus efficaces et de nouveaux médicaments. Un combustible de fusion prometteur pourrait constituer un tremplin vers une énergie abondante supérieure à la fission nucléaire, qui alimente les centrales nucléaires actuelles.
