With two 100 qubits quantum computers from PASQAL, FZJ and GENCI boost HPCQS, the pan-European hybrid HPC/quantum infrastructure

Capable de contrôler au moins 100 qubits, l’ordinateur quantique analogique de Fresnel a été choisi dans le cadre du projet paneuropéen HPCQS. Ce choix, basé sur la technologie des atomes neutres, résulte d’une procédure conjointe franco-allemande de PPI, remportée par la startup française PASQAL.

HPCQS, le projet pilote paneuropéen hybride HPC/quantique d’une durée de quatre ans, vise à développer, déployer et coordonner une infrastructure européenne fédérée basée sur le cloud, intégrant étroitement deux ordinateurs quantiques, contrôlant chacun plus de 100 qubits (bits quantiques) dans les systèmes HPC de niveau 0 Joliot-Curie de GENCI, exploités au CEA/TGCC, et le supercalculateur modulaire JUWELS au Centre de supercalcul de Jülich (JSC). Soutenu par l’entreprise commune européenne pour le calcul à haute performance (EuroHPC JU) et six pays européens (Autriche, France, Allemagne, Irlande, Italie et Espagne), et géré par le JSC, HPCQS a démarré en décembre 2021.
L’intégration transparente de matériel quantique avec des ressources informatiques classiques, créant ainsi un système hybride, est une étape essentielle pour utiliser la puissance des ordinateurs quantiques dans le cadre des premières applications pratiques. HPCQS créera et fournira également un environnement de programmation complet, agnostique sur le plan matériel et fabriqué en Europe, pour l’informatique quantique et les applications hybrides HPC quantiques conçues pour les utilisateurs finaux.

Afin d’atteindre ces objectifs, GENCI et le Forschungszentrum Jülich – avec le soutien de l’EuroHPC JU – ont lancé une procédure conjointe basée sur un PPI (Marché Public de Solutions Innovantes) pour acquérir deux simulateurs quantiques capables de contrôler au moins 100 qubits. Ce PPI a abouti au choix du simulateur quantique analogique Fresnel fourni par PASQAL, une startup française. Il s’appuie sur la technologie des atomes neutres disposés dans des réseaux 2D/3D de pinces optiques et interagissant dans leurs états de Rydberg. Chaque Fresnel sera couplé à un système Tier-0 et servira d’accélérateur quantique pour des charges de travail spécifiques dans les domaines de l’optimisation, de la chimie quantique et de l’apprentissage automatique.

Les deux simulateurs quantiques Fresnel seront installés au cours du second semestre 2023 au CEA/TGCC et à FZJ/JSC. Dans l’intervalle, PASQAL fournira un accès précoce à distance à son système Fresnel interne afin de faire progresser les activités HPCQS vers le déploiement d’une pile logicielle hybride complète comprenant l’accès au cloud, la gestion des ressources des charges de travail hybrides, les outils et les bibliothèques, y compris l’étalonnage et la certification/l’analyse des performances. L’implication des utilisateurs dans la co-conception conduira à des applications prototypes dans l’apprentissage automatique et les simulations scientifiques, avec des algorithmes quantiques pour résoudre des équations différentielles, des simulations de matériaux, des problèmes d’apprentissage automatique de graphes et des problèmes d’optimisation.

Anders Dam Jensen, directeur exécutif de l’entreprise commune EuroHPC, a déclaré : « L’entreprise commune EuroHPC est ravie de soutenir sa première initiative en matière d’informatique quantique et se réjouit de voir les nouveaux simulateurs quantiques en action. L’accès à l’informatique quantique et l’exploitation des capacités de cette ressource en conjonction avec notre infrastructure HPC classique existante permettront à la recherche et à l’industrie européennes de développer des applications et des solutions technologiques nouvelles et innovantes.
« GENCI et le CEA sont extrêmement heureux de la sélection du simulateur quantique Fresnel de PASQAL pour faire vivre HPCQS. Cette acquisition réalisée dans le cadre de la stratégie quantique française et du projet européen HPCQS est une étape historique pour la France et l’Europe en termes d’évaluation de l’avantage quantique. Couplée à notre supercalculateur Joliot Curie au TGCC, leur technologie unique de 100+ qubits basée sur des atomes froids permettra aux chercheurs européens d’évaluer concrètement le potentiel de l’informatique quantique sur leurs charges de travail scientifiques et industrielles » ont déclaré ensemble Philippe Lavocat, PDG de GENCI, et Jacques-Charles Lafoucrière, HQI, Directeur de programme au CEA.

HPCQS est la continuation idéale des plans et des activités pour le calcul HPC quantique hybride, que nous avons commencé en Allemagne avec JUNIQ, au niveau européen avec nos excellents partenaires », explique le professeur Thomas Lippert de JSC. « Avec HPCQS, nous sommes les premiers au monde à réaliser l’intégration profonde entre le HPC et le calcul quantique sur la base d’un supercalculateur modulaire et nous amenons l’Europe à la pointe de la recherche grâce à cette technologie innovante.

« L’équipe de PASQAL est très honorée que nos ordinateurs quantiques à atomes neutres aient été sélectionnés par l’alliance HPCQS pour former le cœur de la première infrastructure HPC hybride (quantique-classique) européenne. Nous sommes fiers de participer à une collaboration avec d’aussi grands partenaires et de contribuer à positionner la communauté HPC européenne à l’avant-garde de la révolution quantique. Le rôle que PASQAL peut jouer pour l’alliance HPCQS n’aurait pas pu être atteint sans le soutien fort des autorités publiques françaises et sans leur engagement à atteindre l’excellence dans les technologies quantiques, tel que formulé dans le plan national quantique français. C’est pourquoi aujourd’hui, il ne s’agit pas seulement de sélectionner les ordinateurs quantiques de PASQAL, mais de renforcer l’autonomie stratégique de l’Europe dans le domaine des technologies quantiques et du calcul intensif. Nous construisons l’infrastructure HPC de demain, fournie par des champions européens du quantique et du HPC », a déclaré Georges-Olivier Reymond, directeur général de PASQAL.

À propos de HPCQS

HPCQS est une infrastructure ouverte et évolutive qui vise à s’étendre à l’avenir en incluant une diversité de plateformes de calcul quantique à différents niveaux de maturité technologique et en permettant l’intégration d’autres nœuds quantiques européens. L’infrastructure HPCQS constitue, après l’infrastructure unifiée de Jülich pour l’informatique quantique (JUNIQ), une deuxième étape vers une infrastructure européenne de calcul et de simulation quantiques (EuroQCS), comme le préconise l’agenda stratégique de recherche du programme phare européen sur le quantique.