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Xanadu et AMD estiment qu’une partie du problème du contrôle classique de l’informatique quantique pourrait finalement ne pas nécessiter de matériel d’accélération spécialisé.
Les deux entreprises ont lancé Backline le 10 septembre, une plateforme open source intégrée au logiciel PennyLane de Xanadu, qui relie des processeurs quantiques à des CPU, GPU et FPGA classiques. Elles affirment que la plateforme peut transférer des données entre les matériels quantique et classique avec une latence de bout en bout inférieure à 3 microsecondes.
L’affirmation la plus importante se situe en réalité en dessous de ce chiffre. Xanadu et AMD indiquent que des processeurs AMD EPYC et Threadripper standard peuvent prendre en charge une partie de cette exigence de latence. Selon elles, cela fonctionne sans les accélérateurs dédiés que les fabricants ont généralement considérés comme indispensables. Si cela se confirme à grande échelle, le coût de construction de la partie classique d’un ordinateur quantique s’en trouvera modifié.
Ce que fait Backline
Backline est intégré au logiciel PennyLane de Xanadu. Il transfère des données entre processeurs quantiques et des CPU, GPU et FPGA classiques.
La plupart des approches considèrent le processeur quantique comme un système distinct greffé à un système classique. Backline le traite au contraire comme un nœud d’un réseau informatique distribué. Cette approche vise à réduire la dépendance à un fournisseur qu’impliquent les piles de contrôle propriétaires.
L’objectif est de rendre plus flexibles les communications entre les matériels quantique et classique, tout en réduisant la dépendance aux piles de contrôle propriétaires.
« En intégrant Backline à PennyLane, nous fournissons un accès direct aux couches de communication dont l’industrie a besoin pour passer de la R&D en laboratoire à des performances concrètes », a déclaré le PDG de Xanadu, Christian Weedbrook dans l’annonce.
Le vice-président d’AMD, Scott Tease, a présenté le projet comme une initiative d’interopérabilité, estimant que les développeurs devraient pouvoir concevoir des systèmes quantiques-classiques à l’aide de matériel déjà disponible dans les environnements de calcul haute performance.
Backline est disponible dès maintenant sous la forme d’une suite de fonctionnalités open source au sein de PennyLane. Les affirmations concernant ses performances émanent actuellement d’AMD et de Xanadu ; des tests indépendants seront donc importants pour déterminer comment la plateforme se comporte avec des charges de production.
Pourquoi la boucle de contrôle classique est essentielle au passage à l’échelle quantique
La moitié la moins visible du problème de la tolérance aux pannes est la boucle de contrôle classique. Un cycle de correction d’erreurs quantiques comporte trois étapes. Un processeur classique lit l’état d’un qubit, détermine si une erreur s’est produite et émet une correction. Tout cela doit se produire avant l’apparition de la décohérence.
Les fabricants ont généralement résolu ce problème à l’aide d’accélérateurs conçus sur mesure ou de FPGA. Cela fait écho aux travaux des fabricants de puces sur les interfaces de correction d’erreurs côté matériel. L’hypothèse de Backline est qu’une interface ouverte fonctionnant en partie sur des CPU polyvalents peut atteindre une latence comparable sans recourir à ce silicium dédié.
Les affirmations concernant les performances de Backline émanent actuellement de Xanadu et d’AMD. Des tests indépendants détermineront si la plateforme peut fournir les mêmes résultats en matière de latence sur des systèmes quantiques de production.
En outre, sa valeur plus générale dépendra de ses performances sur différentes architectures quantiques et avec différentes charges de contrôle. Ce sont ces systèmes qui se disputent les déploiements en entreprise, et l’affirmation ne pourra être considérée comme établie qu’après leur évaluation. C’est le véritable test qui attend l’intégration de l’informatique quantique-classique.
Ce qu’a constaté eWeek : le véritable changement consiste à passer du contrôle personnalisé à une infrastructure standard
L’affirmation la plus importante de Backline ne concerne pas en elle-même la latence inférieure à 3 microsecondes. Elle tient au fait qu’une partie de la pile de contrôle quantique pourrait être exécutée sur la même catégorie de CPU que ceux déjà utilisés dans les entreprises et le calcul haute performance.
Cela pourrait éloigner la conception des systèmes quantiques de l’idée selon laquelle chaque tâche de contrôle à faible latence nécessite du silicium dédié. Les développeurs pourraient plutôt répartir les tâches entre CPU, GPU, FPGA et matériel quantique spécialisé en fonction de la charge de travail.
L’avantage potentiel est aussi bien économique que technique. Les processeurs de serveurs standard bénéficient de chaînes d’approvisionnement matures, d’environnements logiciels familiers et d’une expertise existante en matière de centres de données. S’ils peuvent prendre en charge de manière fiable davantage de tâches de contrôle quantique, les fabricants pourraient avoir besoin de moins d’infrastructures conçues sur mesure autour du processeur quantique.
La principale incertitude concerne l’échelle. Les performances observées dans une configuration ne garantissent pas les mêmes résultats lorsque le nombre de qubits, les exigences de correction d’erreurs et le trafic de contrôle augmentent. Des tests indépendants détermineront si Backline n’est qu’une couche d’intégration utile ou le début d’une transformation plus large de la manière dont les systèmes quantiques sont conçus.
Pour l’instant, il vaut mieux considérer Backline comme un pari sur l’infrastructure plutôt que comme la preuve que le matériel spécialisé de contrôle quantique est voué à disparaître.
Si des processeurs polyvalents peuvent maintenir de faibles latences à mesure que les systèmes quantiques gagnent en complexité, l’avènement de l’informatique quantique tolérante aux pannes pourrait dépendre non seulement de meilleurs qubits, mais aussi du fait de rendre le matériel classique qui les entoure de plus en plus semblable aux serveurs qui fonctionnent déjà dans les centres de données modernes.
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