Adapter l'algorithme à l'ordinateur quantique, et vice versa

Lorsque Cendrillon a perdu sa chaussure, les solutions n'étaient pas libres. Il n'y avait qu'une seule femme - c'est ce que dit la légende - qui pouvait porter confortablement la chaussure magique.

Heureusement, lorsqu'on essaie de créer une correspondance entre un algorithme et un ordinateur quantique, il y a beaucoup plus de degrés de liberté.

La nécessité de s'assurer qu'il y a "suffisamment d'ordinateurs" pour exécuter l'algorithme est symptomatique de l'état limité actuel des ordinateurs quantiques. Lorsqu'il y a moins de 100 qubits et que les qubits sont bruyants, tous les algorithmes ne peuvent pas être exécutés avec succès.

Il y a deux motivations pour trouver une correspondance : La première est d'exécuter un algorithme donné sur un ordinateur quantique existant. La seconde est de comprendre la taille que doit avoir un ordinateur quantique pour exécuter une version particulière de l'algorithme.

Que peut-on faire pour trouver l'adéquation ? Il y a pas mal de choses, même si l'on reste dans le domaine de l'informatique quantique :

• Simplifier l'algorithme.
• Utiliser un ordinateur avec plus de qubits.
• Compromis entre qubits et profondeur du circuit : parfois, si des qubits supplémentaires sont disponibles, ce qui permet d'avoir plus de qubits ancillaires, le circuit peut devenir moins profond et donc moins sensible au bruit.
• Réduire la précision souhaitée. Par exemple, la préparation de l'état (le processus de chargement des fonctions de masse de probabilité dans les qubits) est une étape importante dans de nombreux algorithmes, mais il n'est peut-être pas nécessaire que les valeurs soient exactes à 99,9 % et une précision de 97 % peut suffire.
• Modifier l'ordre des opérations. Par exemple (voir ce billet précédent), lorsqu'on calcule a*a-b*b, on pourrait d'abord calculer a*a, puis calculer b*b à partir de ce dernier, mais on pourrait aussi réécrire cela comme (a+b)*(a-b), ce qui donnerait peut-être une implémentation plus efficace.
• Identifier les qubits qui ne sont plus nécessaires à un moment donné de l'algorithme et les réutiliser.

Ce processus d'adaptation n'est pas seulement théorique. Même si vous êtes certain que l'algorithme souhaité ne peut pas être exécuté par les ordinateurs quantiques actuels, vous voudrez peut-être connaître la taille de l'ordinateur nécessaire pour l'exécuter, et ainsi être en mesure d'extrapoler jusqu'à quel point cette solution pourrait être réalisable dans l'avenir.

Le fait est que l'adaptation est importante, mais qu'elle peut nécessiter de nombreuses expériences. Cependant, cette expérimentation est très difficile à réaliser à l'aide d'outils de conception de logiciels au niveau de la porte. C'est l'une des raisons pour lesquelles nous sommes si enthousiastes à propos de la plateforme de conception d'algorithmes quantiques Classi q, car elle permet au concepteur de modifier les contraintes à volonté et s'efforce ensuite de trouver automatiquement une solution qui respecte ces contraintes.

Par exemple, voir la vidéo ci-dessous sur la façon de trouver le bon moment pour la préparation de l'État.

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