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HPC-Quantique

Le HPC (High Performance Computing – Calcul Haute Performance) consiste à combiner la puissance de plusieurs milliers de processeurs pour effectuer des calculs complexes et des traitements de données en temps réel. Si un PC est apte à effectuer 3 milliards de calculs par seconde, la solution HPC en traitera plusieurs quadrillons, cela revient à utiliser plusieurs milliers de PC simultanément pour combiner leur puissance de calcul. En général un système est considéré comme HPC lorsqu’il peut effectuer plus de 1.012 opérations en virgule flottante par seconde.

Le HPC est devenu indispensable pour réaliser des calculs complexes comme le testing de nouveaux produits, la simulation de comportements complexes…. impossibles à traiter en local.

Un ordinateur « classique » traite des informations, chacune codée en binaire, avec des 0 et des 1. L’ordinateur réfléchit en binaire, sa mémoire est constituée de milliards de cases (bit) contenant 0 ou 1. Pour manipuler ces bits, l’ordinateur est rempli de composants électroniques qui travaillent « des portes logiques ».

La base d’un ordinateur Quantique c’est le qbit (prononcer “kubite”). Au lieu d’utiliser des bits de valeur 0 ou 1, il utilise des qbits, qui ne prennent pas comme valeur 0 ou 1, mais une superposition de 0 et de 1. Un ordinateur quantique à 4 qbits va calculer 16 fois plus rapidement qu’un ordinateur classique à 4 bits, et ainsi de suite. Alors qu’en physique classique, l’état d’un objet est toujours défini, avec le Qbit, avant le résultat final il y a une indétermination évoluant en permanence, tant que la pièce n’est pas tombée, elle oscille entre Pile ou Face, entre probabilité de Pile et celle de Face, entre 0 et 1.

Il ne manque plus qu’à imaginer une solution HPC, à partir d’ordinateur Quantique.

Source Gimelec, CCI France, Smart-Industries, Alliance Industrie du Futur, lebigdata.fr, Futura-sciences.com, Inria.fr, Institut-pandore.com

1 – Le HPC repose sur trois éléments : calcul, réseau et stockage. Chaque composant doit être en rythme avec les autres. Votre réseau doit pouvoir supporter le transfert rapide des données entre serveurs et stockage.

2 – La copie de qbits est impossible (contrairement à une copie d’un fichier PC classique), on perd l’information contenue dans le qbit initial qui devient un bit classique, et la copie échoue : c’est le principe de non clonage.

3 – Un calculateur quantique ne peut exécuter qu’un seul algorithme ou pour le moins, une classe d’algorithme. On ne peut le programmer pour effectuer n’importe quelle tâche

4 – Malheureusement le savoir-faire pour exploiter aussi bien le HPC que le Quantique fait souvent défaut. Pensez, en parallèle à « upgrader les équipes ».

1 – Avec le HPC, vous disposez de systèmes de plusieurs centaines de milliers de cœurs (voire de plusieurs millions). C’est l’ouverture vers de nouveaux horizons.

2 – Le HPC, reste le moyen idéal de ne pas immobiliser des ressources importantes de calcul en interne, inutile à temps plein, et de ne payer qu’en fonction des besoins de calculs.

3 – Les ordinateurs classiques ne savent pas résoudre tous les problèmes, parfois, ils ne “pensent” pas de la bonne manière. Un ordinateur quantique raisonne autrement, il peut traiter tous les états possibles en même temps.

4 – La principale application à envisager pour un ordinateur quantique est la cryptographie. Pour décoder un message codé en RSA, même les supercalculateurs ne peuvent pas faire un décodage en un temps raisonnable. Ce que sait faire un algorithme quantique. Pensez-y pour protéger vos données.

1 – De fait, le HPC est étroitement lié au Big Data et Machine Learning. Si vous envisagez d’augmenter sensiblement la quantité de données, ne serait-ce qu’envisager une solution HPC est fondamental.

2 – Le rêve reste un ordinateur quantique universel, sur lequel fonctionnerait n’importe quel algorithme. Ce n’est pas le cas, il faudra déterminer précisément l’usage comme simuler de nouveaux matériaux, résoudre des problématiques liées à la logistique…

3 – Le quantique est sensible à la décohérence, et souvent un processeur quantique ne marchera qu’à de très basses températures. Ne pas oublier, que la cryogénie n’est pas vraiment portable…

4 – De tels dispositifs pourraient un jour révolutionner des tâches qui prendraient des années informatiques normales (recherche de médicaments, optimisation de la planification..). S’intéresser au Quantique reste indispensable, les premiers ordinateurs quantique (2 qbits)  arrivent sur le marché, un bon moyen de se former.

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