Le projet High-Performance Computing and Quantum Simulator hybrid (HPCQS) franchit une étape décisive avec l’inauguration de deux calculateurs quantiques – Jade et Ruby – installés respectivement au Forschungszentrum Jülich (FZJ) et au CEA. L’intégration réussie de ces deux machines de nouvelle génération dans des environnements de calcul haute performance (HPC), a été rendue possible par EuroHPC Joint Undertaking, et en France, par l’engagement de HQI (France Hybrid HPC Quantum Initiative – France 2030, – Secrétariat Général pour l’Investissement et Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche et du Spatial). Cette inauguration marque une avancée majeure vers l’implémentation du calcul quantique dans le paysage scientifique et industriel européen
Ce 13 novembre, les calculateurs quantiques Ruby et Jade sont inaugurés conjointement lors d’un triple événement organisé à FZJ, au CEA et dans les locaux de la Commission européenne, illustrant le caractère collaboratif du projet. Jade et Ruby, installés respectivement à FZJ (Allemagne) et au Très Grand Centre de calcul du CEA (TGCC, France), y sont présentés.
Intégration matérielle : des capacités de calcul quantique pour l’infrastructure HPC
L’intégration de ce nouveau type de calculateur représente un progrès significatif dans la transformation des technologies quantiques, qui sortent désormais des laboratoires pour intégrer des infrastructures informatiques de production. Cette étape clé vers une infrastructure fédérée combinant calcul haute performance et calcul quantique permet aux utilisateurs industriels et académiques de développer des algorithmes hybrides quantiques-classiques, comprendre classique au sens de la simulation numérique HPC, pour résoudre des problèmes complexes tels que :
- la conception de batteries industrielles,
- la recherche de nouveaux médicaments,
- ou encore l’optimisation dans les domaines de la finance et de la gestion du trafic.
Ces processeurs quantique, Quantum Processing Units (QPUs), ont été fabriquées par l’entreprise françaisePasqal avant d’être livrées et assemblées au sein des centres de calcul du CEA et du FZJ. La technologie de Pasqal repose sur des réseaux d’atomes neutres piégés et manipulés par des faisceaux laser selon des structures de réseaux précis. La combinaison de la précision optique et de l’uniformité naturelle des atomes crée une plateforme unique, conçue pour le calcul quantique à l’échelle industrielle. Ces systèmes fonctionnent à température ambiante et consomment peu d’énergie, ce qui les rend particulièrement robustes et évolutifs.
Logiciels et connectivité : une intégration fluide entre le quantique et le classique
Au-delà de l’assemblage matériel, le projet met également l’accent sur la création d’un flux de travail transparent entre calcul quantique et classique grâce à des solutions logicielles avancées.
Les processeurs quantiques sont intégrés à l’environnement HPC via des systèmes standards de gestion de ressources tels que SLURM, permettant l’exécution d’algorithmes hybrides quantiques-classiques avec des commandes familières. Ainsi, chercheurs et opérateurs HPC peuvent exploiter la puissance du calcul quantique avec un minimum d’adaptation, faisant de ce nouveau type de machine une extension naturelle des infrastructures déjà en place.
Une pile logicielle spécifique HPC–quantique a été développée par le consortium, reposant sur des composants industriels et open-source, notamment Eviden QaptivaTM, ParTec’s ParaStation Modulo, Slurm, et le SDK de Pasqal. Cette pile logicielle est interopérable avec les plateformes QaptivaTM et myQLM d’Eviden, et prend en charge des applications dans les domaines de l’optimisation, de la simulation et de l’apprentissage automatique (machine learning).
En comblant le fossé entre physique quantique et calcul appliqué, l’infrastructure HPCQS pave la voie vers l’intégration directe des ressources quantiques dans les flux de travail industriels.
Une avance européenne dans le calcul quantique
Dans le cadre de cette inauguration, deux cas d’usage sont présentés afin d’illustrer l’intégration des processeurs quantiques – chacun capable de contrôler plus de 100 qubits – avec les supercalculateurs européens de niveau Tier-0 Joliot Curie de GENCI et JURECA de FZJ. Ces démonstrations, menées par des équipes de recherche issues du consortium, montrent comment l’intégration HPC–quantique peut accélérer la découverte scientifique et l’innovation industrielle.
Ce jalon constitue une pierre angulaire de l’initiative européenne Quantum Flagship, renforçant le leadership et la souveraineté technologique de l’Europe dans le domaine du calcul quantique.
Citations
GENCI
« Dans un contexte de compétition internationale autour des technologies critiques, l’inauguration conjointe de Ruby en France et de Jade en Allemagne atteste de la position forte de la France et de l’Europe dans cette course quantique contre la montre. La mise en service de l’ordinateur quantique à atomes froids produit par la société française Pasqal est une source de fierté pour GENCI et ses partenaires. Cet outil de pointe a été acquis dans le cadre du projet européen HPCQS, avec le soutien des pouvoirs publics français, conformément à la stratégie nationale quantique et au projet HQI, qui permet l’hybridation des technologies quantiques et classiques. Cet effort majeur devrait conduire à de nouvelles avancées dans la recherche scientifique, académique et industrielle française et européenne » a indiqué Philippe Lavocat, PDG de GENCI
CEA
« Le CEA est très fier d’héberger l’un des deux premiers ordinateurs Pasqal livrés et exploités dans un centre de calcul HPC. Grâce à cette étape, les utilisateurs du TGCC et les communautés scientifiques européennes pourront, après trois ans d’expérimentations avec des émulateurs, utiliser de véritables ordinateurs quantiques pour leurs cas d’usage. C’est une première étape vers le calcul hybride à grande échelle, que nous atteindrons avec l’intégration de processeurs quantiques avec le supercalculateur exascale Alice Recoque » a déclaré Bruno Lebret, Directeur du CEA DAM Île-de-France.
À propos
CEA
Le CEA est un organisme public de recherche dont le rôle est d’éclairer la décision publique et de donner aux entreprises françaises et européennes ainsi qu’aux collectivités les moyens scientifiques et technologiques pour mieux maîtriser quatre mutations sociétales majeures : la transition énergétique, la transition numérique, la santé du futur, ainsi que la défense et la sécurité globale. Sa raison d’être est d’agir pour assurer à la France et à l’Europe un leadership scientifique, technologique et industriel, ainsi qu’un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs pour tous.
GENCI
Créée par les pouvoirs publics en 2007, GENCI (Grand Équipement National de Calcul Intensif) est une grande infrastructure de recherche, opérateur public visant à démocratiser l’usage de la simulation numérique par le calcul haute performance associé à l’usage de l’intelligence artificielle et du calcul quantique pour soutenir la compétitivité scientifique et industrielle française.
GENCI poursuit trois missions :
- Mettre en œuvre la stratégie nationale d’équipement en moyens de calcul intensif, stockage et de traitement de données massives associé aux technologies de l’IA (Intelligence Artificielle) et aux futures technologies de calcul quantique au bénéfice de la recherche scientifique ouverte française et Européenne en s’appuyant sur les trois centres nationaux de calcul ;
- Soutenir la mise en place d’un écosystème intégré à l’échelle nationale et européenne
- Promouvoir la simulation numérique par le calcul intensif auprès des équipes académiques et industrielles pratiquant la recherche ouverte.
GENCI est une société civile détenue à 49 % par l’État représenté par le Ministère en charge de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche et du Spatial, 20 % par le CEA, 20 % par le CNRS, 10 % par les Universités représentées par France Universités et 1 % par Inria.
HPCQS
Le projet High-Performance Computing Quantum Simulator hybrid (HPCQS) fait partie de l’initiative Quantum Flagship et réunit des centres de recherche de premier plan ainsi que des partenaires industriels de toute l’Europe afin de faire progresser le calcul hybride quantique–classique.
L’objectif du projet HPCQS est de construire une infrastructure hybride fédérée HPC–quantique, en intégrant directement les simulateurs quantiques de la société Pasqal aux principaux centres de calcul intensif européens, tels que le CEA et le FZJ.
Le projet HPCQS est financé par l’entreprise commune européenne pour le calcul à haute performance (JU – Joint Undertaking). Cette entreprise commune reçoit le soutien du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne, ainsi que de l’Allemagne, la France, l’Italie, l’Irlande, l’Autriche et l’Espagne, à parts égales.
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