Les ordinateurs quantiques existent à peine - voici pourquoi nous écrivons des langages pour eux de toute façon

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Les ordinateurs quantiques sont encore extrêmement rudimentaires et restent en grande partie des jouets intrigants dans quelques laboratoires de recherche avancés. Cela n'a pas dissuadé les gens de développer de nouveaux langages de programmation pour eux.

Le plus récent vient de Microsoft, qui a dévoilé Q# (prononcé Q dièse) et quelques outils associés pour aider les développeurs à l'utiliser pour créer des logiciels. Il rejoint une liste croissante d'autres langages de programmation quantique de haut niveau tels que QCL et Quipper.

Mais étant donné que pratiquement personne n'a d'ordinateur quantique, à quoi ça sert ?

Krysta Svore, responsable de la recherche principale en informatique quantique chez Microsoft, affirme que les langages sont nécessaires car ceux écrits pour les ordinateurs d'aujourd'hui ne fonctionneront pas pour les ordinateurs quantiques. Les ordinateurs classiques codent les informations sous forme binaire sous la forme d'une séquence de uns et de zéros, tandis que les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques - ou qubits - qui peuvent effectivement coder un et zéro en même temps.

Cela crée de grandes quantités de puissance de traitement parallèle et explique pourquoi les efforts de construction des machines suscitent un tel intérêt. L'espoir est que les ordinateurs quantiques contribueront à des avancées significatives dans des domaines allant de la science des matériaux à l'intelligence artificielle (voir Une startup utilise l'informatique pour stimuler l'apprentissage automatique).

Mais pour exploiter pleinement cette puissance ou même explorer ce qui est possible, les développeurs auront besoin de langages quantiques pour les aider à créer des logiciels qui tirent pleinement parti des capacités des ordinateurs.

Les langages de programmation pour ordinateurs classiques sont conçus de manière à ne pas obliger les développeurs à savoir comment fonctionne une unité centrale de traitement. Il s'agit maintenant de créer des langages de programmation quantique de haut niveau qui protègent également les développeurs des complexités du matériel quantique.

Les bizarreries de l'informatique quantique créent des limitations qui n'existent pas dans les langages de programmation classiques. Un exemple : les programmes quantiques ne peuvent pas contenir de boucles qui répètent une séquence d'instructions ; ils doivent aller jusqu'à la fin.

Pour faire face à ces problèmes, Q # fonctionne en conjonction avec quelques langages classiques. Les développeurs sans expertise quantique peuvent écrire leurs programmes principaux dans des langages familiers, puis utiliser un programme Q # lorsqu'ils souhaitent engager la puissance de traitement quantique.

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Bien qu'il ne dispose pas encore d'un ordinateur quantique, Microsoft a publié des simulateurs qui permettent aux développeurs de tester des programmes développés dans Q # sur des ordinateurs de bureau ou sur son service de cloud computing Azure. IBM est également offre simulateurs, et quelques développeurs chanceux peuvent même exécuter leur code directement sur sa machine quantique.

Xiaodi Wu, expert en langage de programmation quantique à l'Université du Maryland, considère les nouveaux langages quantiques de haut niveau comme une prochaine étape logique. Cela ouvrira la porte à davantage de personnes utilisant ces machines, dit-il, ce qui pourrait conduire à de nouveaux domaines de recherche pour la communauté de la recherche quantique.

Il y a eu des appels pour rendre les nouveaux langages quantiques open source afin que la communauté des développeurs au sens large puisse apporter sa contribution. L'idée est que cela pourrait donner à l'informatique quantique le même genre de coup de pouce que le développement de Linux a donné à Internet.

Les développeurs de langage ont également une autre cible : les étudiants qui réfléchissent à de futures carrières. De nouveaux langages qui rendent l'informatique quantique plus accessible devraient attirer davantage de personnes dans ce domaine. Nous voulons développer la main-d'œuvre quantique, dit Svore, car l'informatique quantique débloquera une toute nouvelle économie, et nous aurons besoin de personnes qui sont des programmeurs quantiques, des développeurs d'algorithmes et des ingénieurs.

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