Qrisp : programmer des ordinateurs quantiques avec un nouveau framework open source

Fraunhofer FOKUS a présenté un nouveau cadre pour l’informatique quantique : Selon la description du projet, Qrisp est un langage de programmation de haut niveau pour travailler avec des systèmes quantiques et un cadre associé. Selon l’Institute for Open Communication Systems, il s’efforce de permettre une écriture efficace et évolutive d’algorithmes quantiques. L’objectif est d’ouvrir l’informatique quantique à des parties plus larges de la communauté des développeurs qu’auparavant.

Qrisp prend en charge les paradigmes de programmation courants

De nombreuses fonctions sont destinées à simplifier l’écriture de code quantique : l’équipe Qrisp annonce le framework avec une syntaxe conviviale, une documentation complète et une prise en charge des paradigmes de programmation courants (tels que les variables, les conditions if, les boucles). Le code dans Qrisp peut être compilé jusqu’au niveau du circuit quantique, ce qui le rend compatible avec la plupart des backends physiques actuels qui utilisent des circuits quantiques. Avec Qrisp, de nombreuses tâches de codage de bas niveau telles que l’assemblage porte par porte ou la gestion des qubits peuvent être automatisées.

Recycler les ressources quantiques dans toutes les fonctions

Le plus grand obstacle à l’informatique quantique est le contrôle des portes quantiques et des qubits individuels. Avec un “système sophistiqué de gestion des qubits”, les ressources quantiques recyclées peuvent être automatiquement réutilisées dans toutes les fonctions du nouveau cadre. Le code Qrisp devrait pouvoir être modularisé de cette manière. Le système de typage est intégré de manière transparente dans l’infrastructure Python, ce qui simplifie le développement d’algorithmes évolutifs. Qrisp est considéré comme léger et rapide, ce qui, selon l’équipe du projet, “résulte en un flux de travail de développement pratique”. À titre de comparaison, vous fournissez deux extraits de code sur votre site qui accomplissent la même tâche, à savoir la multiplication de deux entiers de n bits. Un extrait de code a été écrit avec Qiskit, l’autre avec Qrisp :

Comment Qrisp résout les problèmes combinatoires

Dans le didacticiel publié qui l’accompagne, l’équipe décrit les Utiliser Qrisp pour résoudre le problème du voyageur de commerce, ou TSP en abrégé. Pour rappel : TSP est un problème d’optimisation combinatoire issu de l’informatique théorique. Il s’agit de choisir une séquence pour visiter plusieurs lieux de manière à ce qu’à part le point de départ, aucune gare ne soit visitée plus d’une fois, que l’ensemble du trajet aller-retour soit le plus court possible et que la première gare soit aussi la destination. La solution présentée dans le tutoriel Qrisp implique une dizaine de variables quantiques différentes, dont les qubits respectifs sont démêlés à plusieurs reprises et réutilisés pour d’autres variables.

L’approche présentée devrait mieux évoluer en termes de nombre de qubits que l’approche basée sur QUBO précédemment courante. Selon l’équipe, l’exemple devrait illustrer comment Qrisp “en tant que langage de haut niveau permet des solutions nouvelles et évolutives pour des problèmes complexes”. Les langages de programmation de haut niveau pour la programmation quantique sont donc susceptibles de faire partie intégrante de l’avenir de la science de l’information quantique.

L’informatique quantique largement disponible à partir de 2025 ?

Le physicien et ancien CTO de la Deutsche Bahn Prof. Dr. Lors de la conférence Rise of AI à la mi-mai, Sabina Jeschke a dit quelque chose de similaire à propos de l’informatique quantique : l’informatique quantique est imminente, et les premiers systèmes de dimensions industrielles peuvent être attendus à partir de 2025. Les coûts pour cela diminueraient avec le temps, et les besoins énergétiques pour les processus informatiques en particulier seraient nettement inférieurs à ceux des centres de données conventionnels. Jeschke a expliqué que même avec des systèmes quantiques refroidis, seulement environ un dixième de l’énergie précédente est nécessaire, avec des systèmes à température ambiante (que Jeschke attend d’environ 2028 selon ses propres déclarations), seul un pour cent de l’énergie requise aujourd’hui est due. Pour les systèmes avec calcul en temps réel et pour l’apprentissage automatique, l’accélération des processus de calcul devrait se traduire par des progrès significatifs.

Jeschke a vivement conseillé de s’occuper des algorithmes quantiques, car l’informatique quantique permettra bientôt un calcul haute performance économe en énergie et déclenchera ainsi une perturbation. Le potentiel d’économie d’énergie prévu dans le calcul haute performance est également susceptible d’être la raison pour laquelle le ministère de l’Économie et de la Protection du climat finance le projet Fraunhofer FOKUS sur Qrisp. L’architecte et développeur de logiciels Raphael Seidel et ses collègues Dr.-Ing. Nikolay Tcholtchev (gestionnaire de projet) et Sebastian Bock, qui, selon le site Web, sont les personnes de contact pour les questions.

Qrisp sur GitHub et tutoriel

Plus d’informations sur Qrisp à retrouver sur le site du projet. Qrisp est dans le référentiel Fraunhofer sur GitHub en tant que logiciel open source prêt. Pour débuter et vous familiariser avec le framework, il y a un tuto. Dans la section “Référence”, l’équipe fournit une documentation approfondie sur Qrisp prêt.

(sih)