OpenFermion, un compilateur open source pour les ordinateurs quantiques

26/10/2017
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Google annonce la disponibilité d’une bibliothèque de logiciels open source qui permettra d’exploiter le potentiel des ordinateurs quantiques dans les domaines de la chimie et des sciences des matériaux

L’ordinateur quantique

Bien les recherches sur les calculateurs quantiques ne soient pas récentes, remontant à près de 40 ans, les récentes évolutions permettent d’entrevoir une possible industrialisation de cette technologie. Pour rappel, à la différence d’un ordinateur classique basé sur des transistors qui travaillent sur des données binaires (codées sur des bits, valant 0 ou 1), le calculateur quantique travaille sur des qubits dont l’état quantique peut posséder plusieurs valeurs. Utilisant les propriétés quantiques de la matière, telles que la superposition et l’intrication afin d’effectuer des opérations sur des données, les calculateurs quantiques sont porteurs de promesses dans les domaines de la cryptanalyse et plus généralement de la confidentialité de la transmission des données.

Après que Google ait publié l’année dernière, un article détaillant le premier calcul quantique d’une molécule effectué avec l’aide d’un ordinateur quantique supraconducteur, des chercheurs d’IBM ont étendu l’expérience à des molécules plus grosses. Ils ont réussi à développer une nouvelle technique permettant d’étudier le comportement des molécules lors de réactions chimiques par le biais d’un ordinateur quantique. L’annonce et les informations relatives à leur découverte ont d’ailleurs été publiées dans la revue scientifique Nature Thursday. Cesderniersprogrès scientifiques pourraient trouver des applications dansun grand nombre de domainescomme les énergies renouvelables, les produits pharmaceutiques, les nouveaux matériaux, la supraconductivité, les systèmes de stockage d’énergie, etc.

OpenFermion pour les équations

OpenFermion est présenté par Google comme la première plate-forme open source qui permettrait de convertir des problèmes de chimie et de science des matériaux en circuits quantiques pouvant être exécutés sur des plates-formes existantes. Considérant l’énorme difficulté que peut représenter le développement et l’étude d’algorithmes permettant de résoudre des problèmes en rapport avec la simulation quantique dans ces domaines, Google propose donc une bibliothèque de logiciels open source pour rendre plus accessibles de telles recherches.

La bibliothèque est en grande partie codée en Python et se trouve disponible sous licence Apache 2.0. Elle vise à permettre la réalisation de simulation de modèles exploitant les fermions et de problèmes de chimie quantique sur des ordinateurs quantiques. Plus généralement, Google propose OpenFermion comme générateur et de compilateur d’équations de physique qui décrivent des systèmes chimiques ou matériels sous forme de représentations pouvant être interprétées par un ordinateur quantique. Google simplifie ainsi la tâche aux physiciens en les libérant de fastidieux travaux de transcription en code informatique. Les développeurs pourraient aussi bénéficier de la bibliothèque qui les allège d’une expertise dans le domaine de la physique.

Des plates-formes classiques vers le calcul quantique

L’intérêt de l’annonce de Google réside aussi dans l’extension des fonctionnalités d’OpenFermion à des plates-formes conventionnelles. Ainsi, deux plug-ins qui permettront à OpenFermion de traduire directement les algorithmes de deux des simulateurs classiques les plus populaires : Psi4 et PySCF. Les travaux existants pourraient donc être portés vers les différents ordinateurs quantiques supportés par OpenFermion.

Source : Google Blog

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