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Les logiciels quantiques - faciles à définir mais difficiles à mettre en œuvre

18
Juillet
,
2022

J'aimerais que vous fassiez un dessin, s'il vous plaît. Dessinez un groupe d'adultes - peut-être un homme et trois femmes - travaillant dans un champ. Ils récoltent les pommes d'un pommier à la mi-journée. L'homme secoue les pommes pour les détacher de l'arbre tandis que certaines des femmes ramassent les pommes qui tombent au sol. Le groupe doit être habillé en vêtements de travail du XIXe siècle. La scène se déroule dans un verger, mais j'aimerais que l'accent soit mis sur l'arbre près duquel le groupe travaille. Essayez de capturer les couleurs typiques d'un verger : rouge-orange jaunâtre, vert, violet et rose.

C'est tout !

C'est simple, non ? Il m'a fallu une centaine de mots et quelques minutes pour exprimer ce que j'aimerais voir.

Mais il est extrêmement difficile d'appliquer cette description, en tout cas au niveau de La récolte de pommes de Camille PIssaro (peinte en 1888).

Cueillette des pommes à Eragny-sur-Epte, Camille Pissaro, 1888

Bien que l'écriture de logiciels quantiques soit très éloignée des peintures impressionnistes, on pourrait dire que l'écriture de logiciels quantiques souffre du même problème : les algorithmes quantiques sont faciles à décrire mais difficiles à mettre en œuvre. Il est relativement facile d'expliquer le fonctionnement des algorithmes quantiques les plus courants - comment effectuer une recherche de Grover, comment optimiser un portefeuille d'actifs et même comment fonctionne l'algorithme de Shor. Il est en revanche beaucoup plus difficile de les mettre en œuvre.

Pourquoi ?

L'une des raisons en est la difficulté de généralisation. Il est beaucoup plus facile de coder un oracle qui détecte le nombre "3" que de coder un oracle qui accepte un nombre arbitraire de 8 bits, ou un ensemble de nombres, et le fait correspondre.

Une autre raison est l'échelle. Plus la taille de chaque bloc algorithmique augmente, plus il devient difficile à mettre en œuvre. Une QFT à 20 qubits est plus difficile à écrire qu'une QFT à 3 qubits.

Ensuite, on veut rendre ces circuits efficaces et optimisés. Cela permet d'adapter un circuit aux ressources quantiques disponibles ou d'obtenir de meilleurs résultats. Il y a tant de façons d'optimiser et tant de paramètres systémiques à prendre en compte que cette seule étape peut prendre beaucoup de temps. Les choses deviennent encore plus complexes lorsque vous souhaitez optimiser pour un type particulier de matériel, ou pour porter l' algorithme d'un matériel à un autre.

C'est pourquoi Classiq a créé une plateforme qui permet au concepteur de spécifier le comportement - le modèle fonctionnel - du circuit, puis de le traduire automatiquement en un circuit quantique de haute qualité. Il est important de raccourcir le chemin entre la définition et l'exécution, et cela deviendra critique à mesure que les ordinateurs quantiques prendront de l'ampleur et deviendront de plus en plus performants.

J'aimerais que vous fassiez un dessin, s'il vous plaît. Dessinez un groupe d'adultes - peut-être un homme et trois femmes - travaillant dans un champ. Ils récoltent les pommes d'un pommier à la mi-journée. L'homme secoue les pommes pour les détacher de l'arbre tandis que certaines des femmes ramassent les pommes qui tombent au sol. Le groupe doit être habillé en vêtements de travail du XIXe siècle. La scène se déroule dans un verger, mais j'aimerais que l'accent soit mis sur l'arbre près duquel le groupe travaille. Essayez de capturer les couleurs typiques d'un verger : rouge-orange jaunâtre, vert, violet et rose.

C'est tout !

C'est simple, non ? Il m'a fallu une centaine de mots et quelques minutes pour exprimer ce que j'aimerais voir.

Mais il est extrêmement difficile d'appliquer cette description, en tout cas au niveau de La récolte de pommes de Camille PIssaro (peinte en 1888).

Cueillette des pommes à Eragny-sur-Epte, Camille Pissaro, 1888

Bien que l'écriture de logiciels quantiques soit très éloignée des peintures impressionnistes, on pourrait dire que l'écriture de logiciels quantiques souffre du même problème : les algorithmes quantiques sont faciles à décrire mais difficiles à mettre en œuvre. Il est relativement facile d'expliquer le fonctionnement des algorithmes quantiques les plus courants - comment effectuer une recherche de Grover, comment optimiser un portefeuille d'actifs et même comment fonctionne l'algorithme de Shor. Il est en revanche beaucoup plus difficile de les mettre en œuvre.

Pourquoi ?

L'une des raisons en est la difficulté de généralisation. Il est beaucoup plus facile de coder un oracle qui détecte le nombre "3" que de coder un oracle qui accepte un nombre arbitraire de 8 bits, ou un ensemble de nombres, et le fait correspondre.

Une autre raison est l'échelle. Plus la taille de chaque bloc algorithmique augmente, plus il devient difficile à mettre en œuvre. Une QFT à 20 qubits est plus difficile à écrire qu'une QFT à 3 qubits.

Ensuite, on veut rendre ces circuits efficaces et optimisés. Cela permet d'adapter un circuit aux ressources quantiques disponibles ou d'obtenir de meilleurs résultats. Il y a tant de façons d'optimiser et tant de paramètres systémiques à prendre en compte que cette seule étape peut prendre beaucoup de temps. Les choses deviennent encore plus complexes lorsque vous souhaitez optimiser pour un type particulier de matériel, ou pour porter l' algorithme d'un matériel à un autre.

C'est pourquoi Classiq a créé une plateforme qui permet au concepteur de spécifier le comportement - le modèle fonctionnel - du circuit, puis de le traduire automatiquement en un circuit quantique de haute qualité. Il est important de raccourcir le chemin entre la définition et l'exécution, et cela deviendra critique à mesure que les ordinateurs quantiques prendront de l'ampleur et deviendront de plus en plus performants.

A propos de "The Qubit Guy's Podcast" (Le podcast du gars de Qubit)

Animé par The Qubit Guy (Yuval Boger, notre directeur marketing), le podcast accueille des leaders d'opinion de l'informatique quantique pour discuter de questions commerciales et techniques qui ont un impact sur l'écosystème de l'informatique quantique. Nos invités fournissent des informations intéressantes sur les logiciels et algorithmes d'ordinateurs quantiques, le matériel informatique quantique, les applications clés de l'informatique quantique, les études de marché de l'industrie quantique et bien plus encore.

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