Atos annonce Q-score, la seule métrique universelle capable de
mesurer la performance et la supériorité quantiques
Paris, France, 4 décembre 2020
– Atos dévoile aujourd’hui « Q-score »,
la première unité de mesure de performance quantique universelle,
applicable à tous les processeurs quantiques programmables. Atos
Q-score mesure la capacité d’un système quantique à résoudre
efficacement des problèmes réels, ceux qui ne peuvent être résolus
par des ordinateurs classiques, plutôt que de mesurer simplement sa
performance théorique.
Q-score marque une nouvelle étape dans
l’engagement d’Atos en matière d’informatique quantique, avec une
approche centrée sur la réalisation rapide de bénéfices concrets.
Au cours des cinq dernières années, Atos est devenu un pionnier
dans le domaine des applications quantiques en s’impliquant dans
des projets publics et en collaborant avec de nombreux acteurs
académiques et industriels. Le groupe collabore également avec de
grandes entreprises industrielles pour développer les cas d’usage
qui, demain, bénéficieront de la supériorité quantique.
« Les organisations qui cherchent à
investir et se préparer à l’arrivée de l’informatique quantique
sont confrontées à l’émergence d’une myriade de technologies et
d’approches de programmation différentes. Elles ont besoin d’une
unité de mesure sur laquelle s’appuyer afin de les aider à faire
les bons choix. Q-score correspond parfaitement à cette
demande ; il s’agit d’une unité de mesure de performance
fiable, objective et juste car agnostique vis-à-vis du matériel, »
explique Elie Girard, Directeur Général, Atos.
« Depuis le lancement en 2016 d’Atos Quantum, le premier
programme industriel d'informatique quantique en Europe, notre
objectif est resté inchangé : contribuer au développement des
applications industrielles et de recherche, et contribuer à tracer
le chemin de la supériorité quantique. »
Que mesure Q-score ?
Actuellement, le nombre de qubits (unités
quantiques) est le critère de performance le plus utilisé pour
mesurer la performance d’un système quantique. Cependant, les
qubits sont volatiles et de caractéristiques très différentes
(vitesse, stabilité, connectivité, etc.) d’une technologie
quantique à une autre (supraconducteurs, ions piégés, silicium,
photonique, etc.) rendant la comparaison de leurs performances
imparfaite. En se concentrant sur la capacité à résoudre des
problèmes d’optimisation combinatoire, bien connus des
spécialistes, Q-score d’Atos fournira aux centres de recherche,
universités, entreprises et leaders technologiques des résultats
clairs, fiables, objectifs et comparables sur la capacité d’un
système quantique à résoudre de vrais problèmes d’optimisation.
Q-score mesure les performances réelles des
processeurs quantiques lors de la résolution de problèmes
d'optimisation, représentatifs de la future ère NISQ (Noisy
Intermediate Scale Quantum ou quantique d'échelle intermédiaire
bruité). Afin de fournir un référentiel de performance et maintenir
l’uniformité des résultats, Q-score s'appuie sur un problème
d'optimisation combinatoire standard, le même pour toutes les
évaluations (le problème Max-Cut, similaire au célèbre TSP –
problème du voyageur de commerce – voir ci-dessous). Le score est
calculé sur la base du nombre maximum de variables qu'une
technologie quantique peut optimiser (ex : 23 variables = 23
Q-score ou Qs).
Atos organisera la publication d'une liste
annuelle des processeurs quantiques les plus puissants au monde
selon Q-score. Prévu pour 2021, le premier rapport comprendra des
évaluations réelles réalisées par les fabricants.
Basé sur un logiciel en accès libre, Q-score
repose sur 3 piliers :
- Centré sur les applications : Q-score est la
seule métrique basée sur des mesures et algorithmes disponibles à
court terme, permettant d’évaluer la capacité d’un système
quantique à résoudre des problèmes opérationnels
concrets ;
- Ouverture et facilité d'utilisation :
universel et gratuit, Q-score bénéficie de l'approche neutre d'Atos
en matière de technologies quantiques. Son logiciel, y compris les
outils et la méthodologie, ne nécessite pas de moyens de calcul
importants pour réaliser les mesures ;
- Objectivité et fiabilité : Atos combine une
approche agnostique sur les plans matériel et technologique avec
une forte expertise en matière de conception et d'optimisation
algorithmiques, acquise en travaillant avec de grands clients
industriels et des leaders technologiques dans le domaine
quantique. La méthodologie utilisée pour créer Q-score sera
publique et auditable.
Un kit logiciel gratuit, permettant d'exécuter
Q-score sur n'importe quel processeur, sera disponible au premier
trimestre 2021. Atos invite tous les fabricants de processeurs
quantiques à utiliser Q-score sur leurs technologies et à publier
leurs résultats.
Grâce aux capacités avancées de simulation
numérique de qubits de l’Atos Quantum Learning Machine (Atos QLM),
son puissant simulateur quantique, Atos est en mesure de calculer
des estimations de Q-score pour plusieurs plateformes. Ces
estimations tiennent compte des caractéristiques publiquement
partagées par les fabricants. Les résultats varient autour d'un
Q-score de 15 Qs. Se basant sur des progrès continus dans ce
domaine, Atos estime que les performances réelles des processeurs
quantiques pourraient doubler entre 2019 et 2021, passant de 10 Qs
à plus de 20 Qs.
Q-score a été examiné par le Conseil
scientifique du programme Atos Quantum, composé d'experts
internationaux, de mathématiciens et de physiciens faisant autorité
dans leur domaine, qui s'est réuni le 4 décembre 2020.
Comprendre Q-score à l’aide du problème
du voyageur de commerce (Travelling Salesman Problem -
TSP)
Actuellement, l'application la plus prometteuse
de l'informatique quantique est la résolution de grands problèmes
d'optimisation combinatoire. Deux exemples parmi les plus fameux
sont le problème TSP et le tout aussi important Max-Cut.
Énoncé : un voyageur doit se rendre dans N
nombre de villes et finir en revenant à son point de départ. Les
distances entre toutes les villes sont connues et chaque ville ne
doit être visitée qu'une seule fois. Quel est l'itinéraire le plus
court possible pour revenir à la ville départ en ne visitant chaque
ville qu’une seule fois ?
Simple en apparence, ce problème devient assez
complexe lorsqu'il s'agit de donner une réponse définitive et
parfaite en tenant compte d'un nombre N croissant de variables
(villes). Max-Cut est un problème plus générique avec un large
éventail d'applications, par exemple dans l'optimisation des
circuits électroniques ou du positionnement des antennes 5G.
Q-score évalue la capacité d’un processeur
quantique à résoudre ces problèmes combinatoires.
Q-score, performance quantique &
supériorité quantique
Les ordinateurs haute performance (HPC) qui
seront les plus puissants au monde à court terme (dits "exascale")
atteindraient un Q-score proche de 60. En comparaison, les
meilleurs processeurs quantiques (QPU) actuels enregistrent des
performances proches de 15 Qs selon les données publiques
disponibles. Au regard des progrès récents, Atos estime que les
performances quantiques pourraient dépasser 20 Qs dès l’an
prochain.
Q-score peut être appliqué aux QPU de plus de
200 qubits. Il restera donc la métrique parfaite pour identifier et
mesurer la supériorité quantique, qui sera atteinte lorsque les
technologies quantiques seront en mesure de résoudre un problème
d'optimisation inaccessible aux technologies classiques au même
moment.
Tenant compte de ces éléments, Atos estime que
la supériorité quantique, dans le contexte des problèmes
d’optimisation, sera atteinte au-delà de 60 Qs.
Atos s'engage à faire progresser les
applications quantiques
2020 marque une étape importante dans la course
mondiale à l’informatique quantique, avec l'identification des
premiers problèmes ou applications réels, inaccessibles aux
ordinateurs classiques mais qui pourraient être résolus à l’ère
quantique. Comme pour toute technologie de rupture, imaginer les
applications qui y sont liées (ainsi que les limites éthiques
nécessaires) est une étape majeure vers la conviction, l'adoption
et finalement le succès. C'est exactement là qu'Atos à un rôle à
jouer.
Fort de son offre Atos QLM et de son expertise
unique dans le développement d'algorithmes, Atos coordonne le
projet européen NEASQC - NExt ApplicationS of Quantum Computing,
l'un des projets les plus ambitieux visant à stimuler le
développement d’applications quantiques à court terme capables de
démontrer la supériorité quantique. NEASQC réunit des
universitaires et des industriels motivés par l'accélération
quantique de leurs applications commerciales. Ces applications
seront encore davantage soutenues par la sortie en 2023 du premier
accélérateur NISQ d'Atos, intégrant des qubits dans une
architecture HPC.
Voici quelques exemples d'applications
développées par des partenaires industriels du projet NEASQC qui
pourraient être accélérées par l'informatique quantique :
- Capture du dioxyde de carbone avec Total :
étudier la capture du CO2 pour donner aux chercheurs des
informations sur les interactions entre les molécules afin de
comprendre, simuler et optimiser l'adsorption (capture du
carbone) ;
- La recharge intelligente avec EDF : optimiser
la charge des voitures électriques sur les stations de recharge
rapide, pour éviter les files d'attente, gagner du temps et réduire
les coûts pour les propriétaires d’importantes flottes de véhicules
;
- Monte-Carlo quantique avec HSBC : mise au
point d'algorithmes efficaces qui pourraient remplacer ou redéfinir
les méthodes de Monte-Carlo en finance pour les ordinateurs
quantiques NISQ, augmentant ainsi considérablement l'efficacité des
modèles de tarification des produits dérivés ou de gestion des
risques ;
- Système quantique à base de règles avec le CESGA
: mise au point d'un système quantique à base de règles
qui résout un problème spécifique comportant un grand nombre de
données et de règles, afin de diagnostiquer et de traiter un type
spécifique de cancer du sein connu sous le nom de carcinome
canalaire infiltrant.
Bob Sorensen, Vice-Président senior de
la recherche, Analyste Principal en informatique quantique chez
Hyperion Research, LLC, commente :
« S'appuyant sur son expertise reconnue en matière de
supercalculateurs, Atos travaille à fournir aux utilisateurs
d’informatique quantique un avantage rapide et tangible, sur
diverses applications, en s'appuyant sur son programme de R&D
Atos Quantum. Son but est ainsi de fournir des résultats à court
terme grâce à une approche hybride de supercalcul quantique. Le
lancement d’une innovation comme Q-score marque une étape cruciale
et offre à la communauté de l’informatique quantique un moyen de
mieux mesurer les progrès réalisés en se concentrant sur des cas
d'usage réels. »
Le vendredi 4 décembre 2020, Atos organise une
conférence de presse virtuelle à 12h (en anglais), présidée par
Elie Girard, Directeur Général d’Atos, et Cyril Allouche, Directeur
du programme de R&D Atos Quantum. Ils présenteront Q-score et
répondront aux questions de la presse. Des membres du Conseil
scientifique d’Atos Quantum seront présents. Après la conférence,
une retransmission de la session sera disponible sur le web. Les
journalistes peuvent s'inscrire à l'adresse suivante :
https://quantum-press-conference-atos.aio-events.com/105/participation_form
Les membres du Conseil scientifique d’Atos
Quantum sont :
- Alain Aspect, Professeur à l'Institut d'Optique et à l'École
Polytechnique ;
- David DiVincenzo, Professeur à l’Université Alexander von
Humboldt et Directeur de l'Institut de Nanoélectronique Théorique
au Centre de recherche de Jülich ;
- Artur Ekert, Professeur de physique quantique à l’Institut de
Mathématiques rattaché à l’Université d'Oxford et Directeur du
Centre de Technologies Quantiques de Singapour ;
- Daniel Estève, Directeur de recherche, CEA Saclay, Directeur de
Quantronics ;
- Serge Haroche, Professeur émérite au Collège de France, Prix
Nobel de physique.
Pour en savoir plus sur Q-score, rendez-vous
sur : https://atos.net/en/solutions/q-score
***
A propos d’Atos
Atos est un leader international de la
transformation digitale avec 110 000 collaborateurs dans 73 pays et
un chiffre d’affaires annuel de 12 milliards d’euros. Numéro un
européen du Cloud, de la cybersécurité et des supercalculateurs, le
Groupe fournit des solutions intégrées de Cloud Hybride Orchestré,
Big Data, Applications Métiers et Environnement de Travail
Connecté. Partenaire informatique mondial des Jeux Olympiques et
Paralympiques, le Groupe exerce ses activités sous les marques
Atos, Atos|Syntel, et Unify. Atos est une SE (Société Européenne)
cotée sur Euronext Paris et fait partie de l’indice CAC 40.
La raison d’être d’Atos est de contribuer à
façonner l’espace informationnel. Avec ses compétences et ses
services, le Groupe supporte le développement de la connaissance,
de l’éducation et de la recherche dans une approche pluriculturelle
et contribue au développement de l’excellence scientifique et
technologique. Partout dans le monde, Atos permet à ses clients et
à ses collaborateurs, et plus généralement au plus grand nombre, de
vivre, travailler et progresser durablement et en toute confiance
dans l’espace informationnel.
Relations presse : Marion
Delmas | marion.delmas@atos.net | +33 6 37 63 91 99
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