Les ordinateurs quantiques sont une technologie émergente clé, en particulier pour des types spécifiques de problèmes qui nécessitent une énorme puissance de calcul. Cependant, l'intégration des systèmes quantiques dans les superordinateurs existants pose un défi.
Des chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM) ont développé un outil qui combine quantum et supercalculateurs et leur permet d'interagir de manière transparente. Cette approche a été démontrée expérimentalement en collaboration avec une équipe du Leibniz Supercomputing Center (LRZ).
Les ordinateurs quantiques fonctionnent à l'aide de qubits, qui, contrairement aux bits classiques, peuvent exister simultanément dans plusieurs états via la superposition. De plus, les qubits peuvent être enchevêtrés, permettant de nouveaux paradigmes de calcul qui surpassent les systèmes classiques pour des tâches spécifiques. Cependant, les ordinateurs quantiques ne sont pas universellement applicables et ne sont pas destinés à remplacer l'informatique traditionnelle haute performance (HPC). Au lieu de cela, ils sont envisagés comme un accélérateur complémentaire dans le paysage HPC.
L'intégration des systèmes quantiques dans des environnements HPC est complexe en raison des différences d'architecture, d'interfaces et de mécanismes de contrôle. « En développant l'outil hybride appelé Sys-Sage, nous avons relevé certains de ces défis », explique Martin Schulz, professeur d'architecture informatique et de systèmes parallèles chez TUM et membre du conseil d'administration du LRZ.
Combler l'écart: la bibliothèque Sys-Sage
La bibliothèque Sys-Sage a été développée à l'origine comme une interface centrale pour les superordinateurs. Il recueille et organise des informations dynamiques et statiques sur l'architecture et la topologie d'un système informatique et rend ces informations disponibles pour les applications ou d'autres composants système.
Alors que l'architecture décrit la structure de base d'un ordinateur, la topologie montre comment les composants sont connectés physiquement et logiquement. Il peut être considéré comme une carte du système, dans un sens.
L'expansion de la bibliothèque SYS-Sage présentée dans la présente étude permet désormais une représentation unifiée des topologies système des ordinateurs quantiques et hautes performances. Il en résulte une structure hybride qui relie les deux systèmes via une interface unifiée et leur permet d'être utilisées ensemble.
Sys-Sage informe ensuite d'autres composants logiciels pour faciliter leurs tâches vers une meilleure optimisation du système. Par exemple, il prend en charge la sélection de savoir si une tâche doit s'exécuter sur un système quantique ou classique basé sur ses caractéristiques de calcul, ou la cartographie du problème aux meilleures ressources dans les topologies respectives.
« Avec cette architecture, développée dans le cadre de la Munich Quantum Valley Initiative et de la pile de logiciels Quantum Munich (MQSS), nous jetons les bases de l'utilisation productive et efficace des ordinateurs quantiques dans les centres de supercomputing », ajoute Schulz.
