Un processeur quantique plus rapide que les supercalculateurs actuels.

processeur quantique

Des scientifiques chinois créent un processeur quantique 60 000 fois plus rapide que les supercalculateurs actuels.

La course est lancée pour développer un ordinateur quantique capable de dépasser un supercalculateur conventionnel, et les chercheurs du monde entier sont à toute allure. S’ils sont mis à l’échelle à des tailles adéquates, les ordinateurs quantiques représentent le plus grand bond en avant dans l’informatique depuis des décennies, avec le potentiel de laisser nos machines actuelles dans la poussière, mais des obstacles importants subsistent.


Aujourd’hui, une équipe de chercheurs chinois a créé un processeur quantique supraconducteur avec 66 qubits fonctionnels qui, face à une tâche d’échantillonnage complexe, était capable de dépasser même les supercalculateurs les plus puissants et de le terminer en une fraction du temps.

Ce qui rend la recherche si impressionnante, c’est la façon dont elle démontre un énorme bond en avant vers la primauté quantique, un jalon dans lequel les ordinateurs quantiques accomplissent une tâche qu’un ordinateur conventionnel ne peut pas accomplir.

La recherche est publiée dans Physical Review Letters.

L’équipe est dirigée par Jian-Wei Pan de l’Université des sciences et technologies de Chine, qui a produit à la fois ce processeur supraconducteur et un système alternatif utilisant la photonique ou la lumière. Pour atteindre la primauté quantique, l’équipe visait à utiliser des « problèmes d’échantillonnage » comme tâche de calcul, qui impliquent des problèmes dont les solutions ne sont pas seulement des « échantillons » aléatoires singuliers, mais multiples le long d’une distribution de probabilité.

Avec des sorties potentielles aussi vastes, il est possible de créer un problème d’échantillonnage qu’un ordinateur conventionnel ne peut pas résoudre de manière faisable, mais que les ordinateurs quantiques peuvent, et ainsi démontrer la primauté quantique.

À cette fin, Pan et ses collègues doivent mettre à niveau les processeurs quantiques. Les ordinateurs quantiques utilisent des qubits pour traiter les données, et la création d’un système quantique viable nécessite des processeurs quantiques impliquant plus de qubits qu’il n’est actuellement possible.

Les plus grands processeurs quantiques peuvent actuellement traiter environ 50 qubits, en grande partie en raison des limitations physiques de la puce. Le nouveau processeur supraconducteur accordable de Pan, appelé Zuchongzhi, dispose de 66 qubits fonctionnels.

Lorsqu’il a été confronté à un problème d’échantillonnage extrêmement complexe, estimé par les chercheurs comme étant 2 à 3 fois plus exigeant que les problèmes précédents attribués aux processeurs quantiques, Zuchongzhi l’a terminé en 1,2 heure. Pan et ses collègues s’attendent à ce que le même problème nécessite 8 ans pour être résolu par les supercalculateurs les plus puissants.

Dans ce cas, les chercheurs n’ont utilisé que 56 qubits pour le problème d’échantillonnage, soit 3 qubits de plus qu’une précédente revendication de primauté de Google. Cependant, même un si petit saut nécessite beaucoup plus de puissance de calcul pour un ordinateur conventionnel, cimentant, espérons-le, leur prétention à la primauté.

Chaque fois que les chercheurs revendiquent la primauté, ils se heurtent à un scepticisme intense. Un tel scepticisme implique la pensée que les algorithmes les plus idéaux pour le travail ne sont pas utilisés lorsque les ordinateurs conventionnels sont opposés aux options quantiques, mais avec une telle augmentation par rapport aux revendications précédentes, Pan et ses collègues espèrent régler complètement le débat selon lequel la primauté a été atteinte.

Alors qu’est-ce que tout cela veut dire? Premièrement, en ce qui concerne les problèmes d’échantillonnage, il semble que les ordinateurs quantiques soient finalement nettement meilleurs que les options conventionnelles. Cela ne veut pas dire qu’ils sont pratiques pour l’instant – beaucoup plus d’innovations sont nécessaires avant que les ordinateurs quantiques ne soient utilisés pour des tâches réelles, et cela ne se produira probablement pas trop tôt.

Cependant, il est fort possible que pour certaines tâches de calcul, les processeurs quantiques soient la solution parfaite et puissent être utilisés dans des scénarios de niche à l’avenir.

Les États-Unis regagnent la première place du Top500 des supercalculateurs du Japon avec The Frontier Supercomputer

Le supercalculateur Frontier, qui est alimenté par des processeurs AMD EPYC, a été nommé le supercalculateur le plus puissant au monde. Le laboratoire national d’Oak Ridge abrite le supercalculateur. La performance de Frontier est plus du double de celle du précédent détenteur du record, Fugaku, avec une puissance de 1,102 exaflops. C’est la première machine à franchir officiellement la barrière exascale avec de telles performances.

Avec une efficacité énergétique de 62,68 gigaflops/watt à partir d’une seule armoire de processeurs AMD EPYC optimisés de 3e génération et d’accélérateurs AMD Instinct MI250x, le supercalculateur fonctionne non seulement bien, mais est également à la tête de l’industrie en matière d’efficacité énergétique.

Il utilise la technologie d’interconnexion HPE Slingshot-11, spécialement conçue pour accélérer les applications de calcul haute performance (HPC).

AMD prétend être un pionnier du HPC en permettant aux partenaires et aux clients de créer des clusters de n’importe quelle taille. La fabrication, les sciences de la santé, les services financiers, la recherche sur le climat et d’autres grands secteurs de recherche en font partie. L’Agence nationale thaïlandaise de développement des sciences et de la technologie, par exemple, utilise son supercalculateur pour stimuler les études sur la santé, les prévisions météorologiques et d’autres domaines.

Frontier continuera de tester et de valider la technologie jusqu’à la fin de 2022. Le supercalculateur sera disponible pour un groupe restreint d’universitaires d’ici la fin de l’année avant d’être rendu public en 2023.

Les systèmes alimentés par AMD EPYC alimentent actuellement cinq des 10 meilleurs supercalculateurs au monde et dix des vingt premiers. L’EPYC d’AMD fait partie des 94 supercalculateurs du Top500 mondial, contre 73 en novembre 2021 et 49 en juin 2021. AMD est présent dans près de la moitié des nouveaux systèmes de cette année. Les processeurs Intel dominent toujours le Top500, mais les GPU Nvidia restent le meilleur accélérateur.

HPE a construit le supercalculateur Frontier à ORNL dans le Tennessee pour le DOE. Chaque nœud de calcul dispose d’un processeur AMD « Trento » à 64 cœurs, de 512 Go de mémoire DDR4 et de quatre GPU AMD Radeon Instinct MI250X. Ces nœuds se trouvent dans 74 armoires HPE Cray EX de 8 000 livres. 602 112 cœurs de processeur sont connectés à 4,6 pétaoctets. de mémoire DDR4.

37 888 GPU AMD MI250X avec 8 138 240 cœurs et 4,6 pétaoctets de mémoire HBM (128 Go par GPU). La structure HPE Cray Slingshot-11 basée sur Ethernet connecte les CPU et les GPU. L’ensemble du système utilise un refroidissement direct par eau, avec des pompes de 350 chevaux déplaçant 6 000 gallons d’eau à travers le système en 30 minutes. La température de l’eau de 85 degrés du système permet d’économiser de l’énergie car il n’utilise pas de refroidisseurs.

L’ensemble du système est couplé à un sous-système de stockage de 700 pétaoctets, 75 To/s et 15 milliards d’IOPS. Le niveau de métadonnées utilise 480 SSD NVMe pour stocker 10 Po, tandis que 5 400 SSD stockent 11,5 Po pour le niveau de stockage haut débit principal. 47 700 disques durs PMR contiennent 679 Po.

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