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

Les informaticiens de l’ETH Zurich ont développé le premier langage de programmation de haut niveau qui peut programmer des ordinateurs quantiques de manière aussi sûre et fiable que les ordinateurs classiques. Cette nouvelle avancée constitue un grand pas en avant dans l’informatique quantique, rendant la tâche de programmation des ordinateurs quantiques beaucoup plus facile qu’auparavant.

Martin Vechec est professeur d’informatique au laboratoire SRI (Systèmes sûrs, fiables et intelligents) de l’ETH.

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

« Notre langage de programmation quantique Silq permet aux programmeurs d’utiliser le potentiel des ordinateurs quantiques mieux que 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 il y a un énorme potentiel avec cette technologie. Les ordinateurs quantiques sont capables de résoudre des problèmes plus rapidement que les ordinateurs classiques en utilisant des états quantiques intriqués. Ce sont ces états où les bits d’information se chevauchent à certains moments, et les ordinateurs ont le potentiel de traiter des problèmes que les ordinateurs classiques ne peuvent pas résoudre dans un délai raisonnable.

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

Même avec les progrès récents, il y a 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 quantique 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 d’algorithmes quantiques.

Silq a été développé pour surmonter ce défi.

« Silq est le premier langage de programmation quantique qui n’est pas conçu principalement autour de la construction et du fonctionnement du matériel, mais autour de la mentalité des programmeurs lorsqu’ils veulent résoudre un problème — sans exiger qu’ils comprennent tous les détails de l’architecture et de la mise en œuvre de l’ordinateur », déclare Benjamin Bichsel, un étudiant en doctorat et responsable de la supervision de Sliq.

Silq est le 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 d’ordinateurs.

Le langage nouvellement développé traite également du problème des erreurs. Les ordinateurs classiques utilisent la méthode d’effacement automatique des valeurs pour soulager la mémoire, appelée « collecte de garbage ». Dans les ordinateurs quantiques, c’est un problème plus important en raison de l’intrication quantique, qui peut entraîner l’interaction des valeurs précédemment calculées avec les valeurs actuelles. Cela peut entraîner une interférence avec le calcul correct, il est donc nécessaire d’utiliser une technique de calcul avancée.

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

Pour ce faire, seuls les commandes de programmation qui ne contiennent pas d’opérations quantiques spéciales sont utilisées dans leur méthode de non-calcul.

« Notre équipe de quatre personnes a réalisé cette avancée après deux ans de travail grâce à la combinaison de différentes expertises en conception de langage, physique quantique et mise en œuvre. Si d’autres équipes de recherche et de développement adoptent nos innovations, ce sera un grand succès », déclare Bichsel.