Innsbruck dévoile une méthode pour générer des circuits quantiques

Les modèles génératifs, comme les modèles de diffusion, représentent l’un des développements les plus significatifs de l’apprentissage automatique (ML) ces dernières années. Des modèles comme Stable Diffusion et Dall.e ont transformé le domaine de la génération d’images. Ils sont capables de produire des images de haute qualité à partir d’une description textuelle.

Notre nouveau modèle de programmation d’ordinateurs quantiques fait de même, mais au lieu de générer des images, il génère des circuits quantiques basés sur la description textuelle de l’opération quantique à effectuer.», explique Gorka Muñoz-Gil du Département de physique théorique de l’Université d’Innsbruck, en Autriche.

Pour préparer un certain état quantique ou exécuter un algorithme sur un ordinateur quantique, il est nécessaire de trouver la séquence appropriée de portes quantiques pour effectuer ces opérations. Bien que cela soit relativement simple en informatique classique, cela constitue un défi de taille en informatique quantique, en raison des particularités du monde quantique.

Récemment, de nombreux scientifiques ont proposé des méthodes pour construire des circuits quantiques, s’appuyant souvent sur des méthodes d’apprentissage automatique. La formation de ces modèles ML est souvent très difficile en raison de la nécessité de simuler des circuits quantiques pendant que la machine apprend. Les modèles de diffusion évitent ces problèmes grâce à leur méthode de formation.

Cela offre un avantage considérable», explique Gorka Muñoz-Gil, qui a développé cette méthode innovante avec Hans J. Briegel et Florian Fürrutter. “De plus, nous montrons que les modèles de diffusion de débruitage sont précis dans leur génération et également très flexibles, permettant de générer des circuits avec différents nombres de qubits, ainsi que des types et nombres de portes quantiques.»

Les modèles peuvent également être adaptés pour préparer des circuits prenant en compte la connectivité du matériel quantique, c’est-à-dire la manière dont les qubits sont connectés dans l’ordinateur quantique.

Comme la production de nouveaux circuits est très peu coûteuse une fois le modèle entraîné, il peut être utilisé pour découvrir de nouvelles informations sur les opérations quantiques intéressantes.», ajoute Gorka Muñoz-Gil.

La méthode développée à l’Université d’Innsbruck produit des circuits quantiques basés sur les spécifications des utilisateurs et adaptés aux caractéristiques du matériel quantique sur lequel le circuit sera exécuté. Cela marque une avancée significative dans l’exploitation de tout le potentiel de l’informatique quantique.

L’ouvrage a été publié dans Intelligence des machines naturelles et a été soutenu financièrement par le Fonds scientifique autrichien (FWF) et l’Union européenne, entre autres.

Article : « Synthèse de circuits quantiques avec modèles de diffusion » – DOI : 10.1038/s42256-024-00831-9

Légende de l’illustration : La méthode développée à l’Université d’Innsbruck permet de réaliser des circuits quantiques basés sur les spécifications des utilisateurs et adaptés aux caractéristiques du matériel quantique sur lequel le circuit sera exécuté. Crédit : Université d’Innsbruck/Harald Ritsch

 
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