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L'équipe CANA a démarré le projet DisQC

Calcul Quantique Distribué : quatre ans pour concevoir et développer des circuits et algorithmes quantique sur architectures distribuées
  • Contact : Giuseppe DI MOLFETTA, équipe CANA
Giuseppe Di Molfetta, professeur à l’Université d’Aix-Marseille et associé au LIS au sein de l'équipe CANA (Calcul Naturel), coordonne le projet DisQC (calcul quantique distribuée). L'ANR (agence nationale de recherche) apporte à ce projet une aide de plus de 240 000 €. Démarré en septembre 2022, il s'étale sur 42 mois. Théoriquement réalisables, les algorithmes quantiques en sont pour l'heure aux premiers balbutiements. « L’informatique quantique distribuée reste un objectif à très long terme car nous n’avons pour l'instant accès qu’à l’architecture de quelques centaines de qubits physiques. Malgré leur petite taille, ils ont déjà plusieurs applications dans la simulation quantique » explique Giuseppe Di Molfetta. «  Le projet DisQC repose sur la conviction optimiste que dans un proche avenir, chaque fois que nous aurons un nombre suffisant de qubits contrôlables, il deviendra beaucoup plus facile de construire un réseau de petits ordinateurs quantiques plutôt qu’un grand. Au cours des quatre années à venir, nous espérons contribuer à comprendre comment concevoir et contrôler des circuits et algorithmes efficaces et évolutifs sur des architectures distribuées » poursuit Giuseppe Di Molfetta.Ce projet s’articule autour de trois axes principaux : le premier vise à introduire des procedures générales pour preparer, par des opérations locales, des états non locaux, la ressource clé de l’informatique distribuée. Dans un environnement sans défauts, le consortium DisQC considérera que chaque nœud peut héberger une quantité finie d’information quantique et une topologie arbitraire. Une autre caractéristique serait le nombre de qubits que deux nœuds adjacents peuvent échanger. Ce qui différencie le modèle CONGEST, où il est possible d'échanger un log(N) de qubits du modèle LOCAL où nous n'avons pas cette contrainte. « Nous allons utiliser nos résultats généraux pour résoudre quelques problèmes bien connus, comme l’élection d'un leader. Ensuite, nous passerons à un environnement plus realiste. Dans un tel contexte, les liens et les nœuds peuvent être affectés par des erreurs » précise Giuseppe Di Molfetta. À court terme, c’est-à-dire durant la phase 2, l’un des aspects centraux du projet vise à comprendre comment les erreurs se propagent dans les modèles susmentionnés. En particulier, comment la propagation des erreurs se couple avec le graphe d’interaction et la définition du temps dans le réseau, en étudiant les réseaux synchrones et asynchrones séparément. En fin, la phase 3 tentera de fournir des modèles de calcul efficaces, évolutifs et tolérants aux pannes, équipés par des codes correcteurs d’erreurs. En tant que sous-produit de cette phase, Giuseppe Di Molfetta souhaite produire « des cas d’algorithmes quantiques distribués tolérants aux fautes et des logiciels d'optimisation ». D’un point de vue formel, chaque nœud est plus exactement un processeur quantique local modélisé dans l'approche du consortium DisQC par un automate cellulaire quantique, dont la théorie est bien établie. Dans cette perspective, un réseau quantique peut être considéré comme une généralisation d’un automate cellulaire quantique à un graphe arbitraire. De plus, le secteur à une particule de tels  automates est simplement une marche quantique en temps discret, également très bien connue. L’avantage de ces trois briques principales réside dans la possibilité d'exprimer de nombreux algorithmes quantiques en fonction d'elles, ce qui ouvre la voie à une généralisation naturelle aux architectures distribuées.