A l’heure où les ordinateurs quantiques deviennent de plus en plus accessibles au grand public, les aspirants programmeurs quantiques peuvent aujourd’hui s’aider d’un guide du débutant fraîchement publié par le laboratoire de Los Alamos aux Etats-Unis. Concrètement, il s’agit d’une description détaillée des algorithmes quantiques, le but étant de donner à ceux qui le souhaitent les clés pour les appliquer au matériel disponible actuellement.
La nécessaire compréhension des principes quantiques
Avant de se lancer dans la programmation informatique quantique, il est essentiel de maîtriser les bases des principes de la discipline et des mathématiques qui y sont liées. C’est en tout cas ce qu’affirme l’auteur principal du guide publié dernièrement dans « Transactions ACM sur l’informatique quantique », Y. Lokhov, scientifique au laboratoire national de Los Alamos : « L’écriture d’algorithmes quantiques est radicalement différente de l’écriture de programmes informatiques classiques et nécessite une certaine compréhension des principes quantiques et des mathématiques qui les sous-tendent ». De l’avis de Supinfo, ce nouveau guide arrive à point pour aider les futurs programmeurs quantiques à se lancer dans un domaine appelé à se développer davantage dans les années qui viennent.
20 algorithmes quantiques passés en revue
Dans le détail, le guide publié à Los Alamos détaille 20 algorithmes quantiques, dont certains que l’on peut qualifier de « classiques », notamment l’algorithme de Shor (factorisation des nombres entiers) et l’algorithme de Grover (recherche de bases de données). En outre, ces algorithmes sont présentés dans des sections autonomes les unes des autres, dans une suite logique. Au-delà du volet théorique, tout l’objet de ce guide est d’apprendre aux futurs programmeurs de mettre en application les algorithmes présentés sur un ordinateur quantique, en l’occurrence l’IBMQX4 à 5 qubits, actuellement disponible à la vente au public.
Sur le guide, on peut consulter les commentaires des auteurs sur chaque résultat de mise en œuvre des algorithmes, tout en expliquant les différences qui existent entre le simulateur et les exécutions matérielles. A ce propos, Stephan Eidenbenz, scientifique principal en informatique quantique à Los Alamos explique : « Cet article est le résultat d’un effort de réponse rapide de l’Institut des sciences et technologies de l’information de Los Alamos, où environ 20 membres du personnel du laboratoire se sont auto-sélectionnés pour découvrir et mettre en œuvre un algorithme quantique standard sur le système quantique IBM Q ».
Préparer la main-d’œuvre de Los Alamos à l’ère quantique
Selon Stephan Eidenbenz, l’objectif principal est la préparation du personnel de Los Alamos à l’ère quantique qui se profile à l’horizon. Pour y arriver, les scientifiques se sont attelés à accompagner la main-d’œuvre ayant peu ou pas de connaissances en informatique quantique dans la mise en application d’un algorithme quantique sur ordinateur. Dans sa première section, le nouveau guide s’attaque aux bases de la programmation informatique quantique : qubits, mesures quantiques, concepts de superposition et d’intrication… Par la suite, il explique le volet pratique dans une section dédiée à l’ordinateur quantique d’IBM (portes physiques, connexion des qubits, sources d’erreurs…).