Des scientifiques développent le tout premier langage de programmation de haut niveau pour les ordinateurs quantiques

Les informaticiens de l'ETH Zurich ont développé le tout premier langage de programmation de haut niveau capable de programmer des ordinateurs quantiques de manière aussi sûre et fiable que les ordinateurs classiques. Cette nouvelle avancée constitue une avancée majeure dans l’informatique quantique, rendant la tâche de programmation des ordinateurs quantiques beaucoup plus facile qu’auparavant. 

Martin Vechec est professeur d'informatique au sein du Secure, Reliable and Intelligent Systems Lab (SRI) de l'ETH.

«La programmation d'ordinateurs quantiques reste un défi pour les chercheurs», déclare Vechev. «C'est pourquoi je suis si heureux que nous puissions maintenant poursuivre la tradition de l'ETH Zurich dans le développement d'ordinateurs quantiques et de langages de programmation.»

"Notre langage de programmation quantique Silq permet aux programmeurs d'utiliser le potentiel des ordinateurs quantiques mieux qu'avec les langages existants, car le code est plus compact, plus rapide, plus intuitif et plus facile à comprendre pour les programmeurs."

Silq a été présenté à la conférence sur les langages de programmation PLDI 2020. 

Ordinateurs quantiques vs ordinateurs classiques

L'informatique quantique devient de plus en plus importante et le potentiel de cette technologie est énorme. Les ordinateurs quantiques sont capables de résoudre des problèmes plus rapidement que les ordinateurs classiques en utilisant des états quantiques intriqués. C'est dans ces états que des éléments d'information se chevauchent à certains moments et que les ordinateurs ont le potentiel de résoudre des problèmes que les ordinateurs classiques sont incapables de résoudre dans un délai raisonnable. 

À la fin de l'été 2019, l'informatique quantique a connu une autre grande avancée lorsque l'on a pu résoudre un problème spécifique plus rapidement que l'ordinateur classique le plus rapide. 

Même avec les progrès récents, il reste encore de nombreux défis. Certains "algorithmes quantiques" ne peuvent pas être calculés sur du matériel quantique en raison de leur niveau élevé d'erreurs. 

Le nouveau langage : Silq

Les langages de programmation quantiques actuels sont étroitement liés à un matériel spécifique, et ces langages sont difficiles à gérer et entraînent trop d'erreurs. Cela est dû à la nécessité d'instructions extrêmement détaillées pour la mise en œuvre des algorithmes quantiques.

Silq a été développé pour relever ce défi.

"Silq est le premier langage de programmation quantique qui n'est pas conçu principalement autour de la construction et de la fonctionnalité du matériel, mais sur l'état d'esprit des programmeurs lorsqu'ils veulent résoudre un problème - sans les obliger à comprendre chaque détail de l'architecture et de la mise en œuvre de l'ordinateur. », explique Benjamin Bichsel, doctorant et responsable de l'encadrement de Sliq. 

Silq est le tout premier langage de programmation de haut niveau pour les ordinateurs quantiques, ce qui signifie qu'il est plus expressif et nécessite moins de code pour décrire des tâches et des algorithmes complexes. Ces types de langages sont plus faciles à utiliser pour les programmeurs et peuvent être appliqués à différentes architectures informatiques.

Le langage nouvellement développé s'attaque également au problème des erreurs. Les ordinateurs classiques utilisent la méthode d'effacement automatique des valeurs afin d'alléger la mémoire, appelée « récupération de place ». Dans les ordinateurs quantiques, il s'agit d'un problème plus important en raison de l'intrication quantique, qui peut faire interagir les valeurs précédemment calculées avec les valeurs actuelles. Cela peut conduire à une interférence avec le calcul correct, de sorte qu'une technique de calcul avancée doit être utilisée.

« Silq est le premier langage de programmation qui identifie et efface automatiquement les valeurs qui ne sont plus nécessaires », explique Bichsel.

Pour ce faire, seules les commandes de programmation qui ne contiennent aucune opération quantique spéciale sont utilisées dans leur méthode de non-calcul. 

«Notre équipe de quatre personnes a fait la percée après deux ans de travail grâce à la combinaison de différentes expertises en conception de langage, physique quantique et implémentation. Si d'autres équipes de recherche et développement adoptent nos innovations, ce sera un grand succès », explique Bichsel.