NVIDIA et la startup française Alice & Bob misent sur des supercalculateurs hybrides quantiques‑GPU

Le montant exact investi par NVentures n’a pas été rendu public, mais l’opération reflète l’intérêt croissant de NVIDIA pour l’écosystème quantique et pour les technologies susceptibles de s’intégrer à sa plateforme de calcul accéléré.

Pourquoi les ordinateurs quantiques ont besoin de GPU

Contrairement à une idée répandue, un ordinateur quantique ne fonctionne pas seul. Il dépend fortement d’infrastructures informatiques classiques pour :

• compiler les circuits quantiques,
• simuler des algorithmes,
• analyser les résultats de mesure,
• exécuter les routines de correction d’erreurs.

NVIDIA défend donc une approche hybride, où les unités de traitement quantique (QPU) travaillent en étroite collaboration avec des supercalculateurs équipés de GPU. Selon l’entreprise, les systèmes quantiques réellement utiles émergeront probablement de cette intégration étroite entre calcul quantique et calcul accéléré classique.

Dans ce modèle, les GPU peuvent notamment :

• simuler des algorithmes quantiques avant leur exécution sur du matériel réel,
• optimiser et compiler les circuits,
• gérer le contrôle et le décodage en temps réel pendant les calculs quantiques.

Le partenariat avec Alice & Bob vise précisément à construire ce type d’architecture hybride.

CUDA‑Q : une plateforme logicielle pour programmes hybrides

Au cœur de la collaboration se trouve CUDA‑Q, une plateforme open source de NVIDIA conçue pour le développement d’applications quantiques‑classiques hybrides.

CUDA‑Q permet aux chercheurs d’écrire des programmes capables d’utiliser CPU, GPU et QPU simultanément dans un même environnement logiciel. La plateforme est également agnostique vis‑à‑vis du type de qubit, ce qui signifie qu’elle peut fonctionner avec différents matériels quantiques, dont les processeurs à cat qubits d’Alice & Bob.

Pour les centres de calcul intensif (HPC), cela facilite l’expérimentation à grande échelle, même lorsque le matériel quantique disponible reste limité.

cuQuantum : simuler des circuits quantiques à grande échelle

Avant de fonctionner sur une machine quantique réelle, les algorithmes doivent souvent être simulés. Le kit de développement cuQuantum de NVIDIA accélère ces simulations sur GPU, permettant d’étudier des circuits quantiques à une échelle souvent supérieure à ce que les processeurs quantiques actuels peuvent gérer.

Ces simulations jouent un rôle essentiel pour tester les architectures matérielles, valider les algorithmes et affiner les systèmes de contrôle.

Dynamiqs : modéliser les systèmes quantiques sur GPU

Alice & Bob développe également Dynamiqs, une bibliothèque open source dédiée à la simulation de la physique et des dynamiques de contrôle des systèmes quantiques.

L’intégration de CUDA‑Q dans Dynamiqs permet d’accélérer ces simulations sur GPU. Selon les premiers tests, cette combinaison pourrait améliorer l’efficacité des simulations jusqu’à 75 fois.

Cette capacité est particulièrement utile pour modéliser les systèmes à cat qubits, optimiser les protocoles de contrôle et améliorer les techniques de correction d’erreurs avant même que le matériel final ne soit disponible.

NVQLink : connecter directement GPU et processeurs quantiques

Sur le plan de l’architecture système, NVIDIA et Alice & Bob travaillent aussi sur NVQLink, une plateforme ouverte destinée à connecter directement les GPU aux processeurs quantiques.

NVQLink relie étroitement un hôte de supercalcul classique à un contrôleur de système quantique, permettant aux GPU de participer aux calculs quantiques en temps réel.

Concrètement, les GPU peuvent alors gérer plusieurs tâches critiques :

• compilation de circuits quantiques,
• décodage en temps réel pour la correction d’erreurs,
• calibration dynamique des qubits,
• boucles de rétroaction pendant les calculs.

La communication à faible latence entre QPU et GPU est cruciale pour les systèmes tolérants aux fautes, où les contrôles doivent réagir immédiatement aux résultats de mesure.

Vers des supercalculateurs quantiques‑classiques

L’ambition finale du partenariat n’est pas de construire un ordinateur quantique isolé, mais des plateformes de supercalcul hybrides adaptées aux centres de calcul intensif du monde entier.

Dans ces architectures :

• les processeurs quantiques exécutent des opérations quantiques spécialisées,
• les GPU assurent simulation, orchestration et contrôle en temps réel,
• des plateformes logicielles hybrides comme CUDA‑Q coordonnent l’ensemble des ressources de calcul.

En intégrant les processeurs à cat qubits d’Alice & Bob dans l’écosystème de calcul accéléré de NVIDIA, les deux entreprises espèrent rapprocher l’informatique quantique du monde des supercalculateurs modernes et des applications industrielles.

Si cette approche réussit, elle pourrait marquer une étape importante : transformer les prototypes quantiques actuels en infrastructures hybrides capables de résoudre des problèmes scientifiques et industriels réels.