La firme d’ordinateur quantique D-Wave prétend un gain massif de performance

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D-Wave Systems en Colombie-Britannique au Canada est la seule société au monde à vendre des ordinateurs quantiques, et elle compte Google et la NASA parmi ses clients.

Mais après quatre ans sur le marché il n’y a encore aucune preuve claire que ces machines peuvent résoudre les problèmes plus rapidement que les ordinateurs ordinaires.

Maintenant, l’entreprise a annoncé le D-Wave 2X, et prétend qu’il est jusqu’à 15 fois plus rapides que les PC ordinaires. Toutefois, des experts extérieurs contactés par New Scientist disent que le test n’est pas une comparaison équitable.

La théorie derrière ces ordinateurs, qui exploitent les propriétés étranges de la mécanique quantique, est saine. Un dispositif est construit en utilisant des qubits, qui peut être à la fois un 0 et un 1 dans le même temps, promet largement de surpasser le système binaire pour certains problèmes, comme la recherche d’une base de données.

Mais mettre cette théorie en pratique et la prouver est difficile, et bien que les expériences montrent que les machines D-Wave affichent un comportement quantique, on ne sait pas si ceci est responsable de l’accélération de calcul.

Le D-Wave X2 est le troisième ordinateur de l’entreprise à être vendu, et dispose de plus de 1000 qubits – le double du modèle précédent. D’autres changements ont réduit le bruit et accrus les performances, dit Colin Williams de D-Wave.

D-Wave a mis la machine à l’épreuve avec une série de tests d’évaluation basé sur la résolution de problèmes d’optimisation aléatoires.

Par exemple, imaginez une équipe de joueurs de football, tous avec des capacités différentes et qui fonctionnent mieux ou moins en bien dans différentes paires. Un des problèmes est essentiellement de choisir le meilleur groupe basé sur ces contraintes.

600 fois plus rapide

D-Wave a comparé les résultats du modèle 2X contre un logiciel d’optimisation spécialisé fonctionnant sur un PC ordinaire, et a constaté que sa machine à trouvé une réponse entre deux et 15 fois plus rapidement. Et si vous laissez de côté le temps qu’il faut pour entrer dans le problème et lire la réponse, le temps de calcul pur était près de 600 fois plus rapide.

“Ce sont d’excellentes nouvelles, parce que ces solveurs ont été hautement optimisés pour concurrencer avec les machines de D-Wave», dit Williams. “Sur la dernière puce nous étions en tête-à-tête, mais sur cette puce nous sommes loin devant eux de façon significative.”

Trouver la meilleure solution absolue est beaucoup plus difficile que d’en trouver une assez bonne, donc D-Wave a donné un temps de calcul de 20 microsecondes à ses machines avant de lire la réponse. Les ordinateurs réguliers devaient alors trouver une solution de qualité équivalente, mais en plus longtemps.

Cela rend le combat moins loyal, dit Matthias Troyer de ETH Zurich en Suisse, qui a travaillé sur un logiciel conçu pour permettre aux ordinateurs réguliers de rivaliser avec D-Wave. Une véritable comparaison devrait mesurer le temps nécessaire pour atteindre la meilleure réponse, soutient-il. “Ma première impression est qu’ils ont pensé à concevoir un point de référence sur lequel leur machine a la meilleure chance de réussir», dit-il.

C’est un peu comme une course entre un coureur de marathon et un sprinter, dans lequel le sprinteur va foncer et définir un point d’arriver quand il est fatigué. Le coureur de marathon aura du mal à reproduire sa performance sur une courte distance, mais gagnerait de manière globale si la course était plus longue. “La course qu’ils ont mis en place n’est pas très claire», dit Troyer.

Mais Williams affirme que les clients de D-Wave ne sont pas intéressés par les meilleures solutions absolues – ils veulent juste de bonnes réponses, rapides. “C’est une mesure beaucoup plus réaliste.”

Comparaison équitable ?

Des questions ont également été soulevées à propos de l’ordinateur utilisé dans les essais. D-Wave a utilisé un noyau unique avec un processeur Intel Xeon E5-2670, mais cette puce dispose de huit noyaux, et la plupart des PC en ont quatre. Les noyaux multiples permettent à un processeur de partager les calculs et obtenir des résultats plus rapidement, dit Troyer.

La communication entre les noyaux introduit un certain ralentissement, ainsi doubler le nombre de cœurs ne va pas doubler la performance, explique Williams. Même en supposant zéro ralentissement, vous aurez besoin d’un ordinateur massif pour attaquer les grands problèmes, dit-il. “Vous auriez besoin de 600 noyaux classiques pour nous correspondre à cette échelle.”

D’autres matériels informatiques pourraient être mieux adaptés à une concurrence avec D-Wave, dit Umesh Vazirani de l’université de Californie, Berkeley – les unités de traitement graphique (GPU) sont souvent utilisés pour le calcul parallèle à grande échelle.

“La comparaison appropriée serait d’effectuer des simulations sur les GPU, et en l’absence de ces simulations, il est difficile de voir pourquoi une telle accélération tient la route”, dit Vazirani.

Williams dit D-Wave prévoit de publier des benchmarks (point de référence qui sert à effectuer une mesure) de GPU à l’avenir.

En fin de compte, la seule chose qui prouvera que les machines de D-Wave fonctionnent vraiment comme des ordinateurs quantiques est un gain de performance sur des problèmes de plus en plus grands, connus comme “accélération quantique”. D-Wave dit explicitement qu’il ne revendique pas une telle accélération avec ces tests – un bon signe, dit Troyer.

Un test précédent en 2013 a prétendu une augmentation des performances de 3600 fois, mais a été discrédité plus tard et D-Wave a reçu beaucoup de critiques. “Je pense qu’ils deviennent beaucoup plus sérieux dans les déclarations qu’ils font», dit Troyer.

Source : New Scientist par Jacob Aron

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