MOCQUA, la nouvelle équipe de recherche du centre Inria Nancy

Quelles sont les questions scientifiques que se pose l’équipe ?

Nous étudions des modèles de calcul qui se démarquent des manières "classiques" de faire de l’informatique. En effet, il existe bien d’autres façons d’effectuer des calculs que celles utilisées aujourd’hui dans nos ordinateurs.

Certains de ces modèles existent depuis longtemps, d’autres sont plus récents, mais leur point commun est de vouloir dépasser la structure "classique" des algorithmes que nous utilisons au quotidien.

Dans l’étude de ces modèles, les systèmes dynamiques constituent un outil mathématique de premier plan : ils sont utilisés pour prédire l’évolution de systèmes physiques. Il s’agira par exemple de calculer la position des planètes dans le système solaire, ou plus proche de nous, de prédire le temps qu’il fera dans la semaine.

Comme leur nom l’indique, les systèmes dynamiques cherchent à comprendre l’évolution temporelle à long terme, ce qui peut se faire avec une description des éléments avec une information finie ou infinie. On sait depuis le début du XX^e siècle que ce n’est pas parce que l’on connaît avec précision le comportement de chacun des composants du système que l’on peut nécessairement prédire comment évoluera l’ensemble. C’est ce type de questions qui intéresse notamment Nazim Fatès, qui consacre ses recherches à un type de systèmes appelé automates cellulaires, où les composants ont des états discrets, ou Emmanuel Hainry, qui travaille avec des systèmes à états continus.

Les langages de programmation disposant de fonctions d’ordre supérieur, c’est-à-dire de fonctions dont les paramètres se réfèrent eux-mêmes à des fonctions, rentrent également dans le domaine de recherche de l’équipe, car l’étude de leurs propriétés et de leur complexité ne se résume pas à l’étude de comportements finis.

Votre équipe mène également des recherches sur l’informatique quantique, peux-tu nous expliquer ce que c'est ?

Ce qu’il faut comprendre, c’est qu’un ordinateur quantique ne fonctionne pas du tout comme un ordinateur classique En informatique classique, les informations sont codées à l’aide de bits, c’est-à-dire avec des 0 et des 1, sur des microprocesseurs . En informatique quantique, une information sera portée par un bit quantique, un Qubit, et sera physiquement codée par l’état d’une ou plusieurs particules élémentaires.

Les propriétés des ordinateurs quantiques cherchent à dépasser les contraintes physiques des processeurs traditionnels pour apporter une puissance de calcul, qui dans certains cas, est démultipliée.

Quels sont précisément les aspects étudiés par l’équipe ?

Le principal intérêt de l’informatique quantique, c’est d’accéder à des possibilités de calcul jamais vues auparavant. Cependant, comme il n’est pas encore possible d’avoir une précision infinie, le système qui va porter l’information sera sujet à des erreurs. Nous cherchons donc à comprendre comment garantir qu’il sera en mesure d’effectuer correctement les programmes dont on a besoin. L’équipe dialogue avec des physiciens pour trouver comment utiliser au mieux de tels dispositifs.

Nous utilisons la simulation numérique pour développer des outils de programmation adaptés. Nous nous demandons également quelles seraient les règles permettant d’optimiser ces langages de programmation. C’est ce qui nous permettrait de dépasser les limites actuelles des ordinateurs.

Il n’existe pas encore de langage de programmation pour les ordinateurs quantiques. C’est un sujet sur lequel portent nos recherches : nous anticipons les futurs besoins de ces ordinateurs.

Avec qui collaborez-vous pour vos recherches ?

Nous travaillons sur des projets avec ATOS, qui dispose actuellement d’une infrastructure permettant de simuler un ordinateur quantique. Nous travaillons avec eux sur la meilleure façon de préparer la transition quantique, en particulier au niveau des langages de la programmation.

Nous avons 2 projets ANR acceptés :

• ANR PRCE SoftQPro: Solutions logicielles pour l’optimisation des programmes et ressources quantiques ;
• ANR PRCI (France-Singapour) VanQuTe: Validation des technologies quantiques émergentes.

Et nous participons également à un projet PIA-GDN/Quantex.

Quels sont les enjeux de ces recherches ?

En ce qui concerne l’informatique quantique, les enjeux sont importants mais c’est un domaine qui n’en est qu’à ses balbutiements. Plusieurs technologies existent en informatique quantique, mais on ne sait pas encore laquelle sera adoptée.

Les possibilités offertes, notamment en matière de sécurité et de cryptologie, et de puissance de calcul sont tellement énormes que l’Europe dans son ensemble s’intéresse à cette technologie.