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Une méthode de calcul classique et quantique résistante au bruit peut aider à planifier les réseaux de communication cellulaire

Publié par

Alexandra De Castro

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6 février 2024

Le concept de l'informatique quantique est visualisé à travers un graphe de réseau avec des nœuds et des arêtes, mettant en évidence des solutions avancées pour l'optimisation des réseaux cellulaires.

Des chercheurs ont réussi à mettre en œuvre un nouvel algorithme sur un ordinateur quantique PASQAL, jetant ainsi les bases de la résolution d'un problème complexe dans les réseaux de communication cellulaire.

PARIS, France - 6 février 2024 - PASQAL, leader de l'informatique quantique à atomes neutres, et l'équipe de recherche de LINKS, spécialisée dans la recherche appliquée, la recherche exploratoire, l'innovation et le transfert de technologie avec de fortes compétences en calcul haute performance (HPC) et en informatique quantique, ont mis en œuvre avec succès un algorithme hybride quantique-classique résistant au bruit qui jette les bases d'une résolution efficace du problème de l'attribution de l'identifiant physique de la cellule (PCI) dans les réseaux cellulaires.

Les smartphones d'aujourd'hui recherchent constamment la cellule la plus proche pour s'y connecter et transférer des données. Lorsqu'une personne et son smartphone se déplacent d'un endroit à l'autre, le signal est transféré d'une tour cellulaire à l'autre. Les réseaux de communication cellulaire sont généralement denses et, pour que chaque appareil ait une part égale de la capacité du réseau, la structure doit être bien organisée. Pour organiser le processus de transfert des signaux mobiles entre les cellules, les réseaux utilisent des PCI, qui sont limités et sujets à des dégradations lors de l'attribution des signaux.

"Le point fort de cette expérience est qu'elle exploite les caractéristiques de la machine PASQAL actuelle de telle sorte que l'algorithme résiste aux variations des résultats", a déclaré Chiara Vercellino, chercheuse à l'équipe LINKS Quantum Computing, qui fait partie du domaine de recherche Advanced Computing, Photonics and Electromagnetics (CPE). "Le code a fonctionné sans problème sur la machine et nous savions dès le départ que nous pouvions nous attendre à de bons résultats. Le temps de résolution pour de nombreux nœuds augmente de façon exponentielle si l'on considère les méthodes utilisant uniquement des ordinateurs classiques. C'est donc pour les très grands graphes que nous verrons le véritable avantage d'utiliser des approches hybrides quantiques-classiques."

La technologie quantique à atomes neutres est idéale pour résoudre les problèmes basés sur les graphes, tels que les déficiences PCI, car elle permet de positionner les atomes dans n'importe quelle configuration souhaitée. Le matériel de PASQAL est particulièrement adapté à la résolution des problèmes de graphes, car il utilise des lasers intenses et très focalisés pour capturer les atomes individuellement. Les atomes sont ensuite manipulés pour créer des formes bidimensionnelles ou tridimensionnelles. Les chercheurs de l'équipe d'informatique quantique LINKSCPE, soutenue par CINECA, ont choisi d'exécuter l'algorithme hybride quantique-classique sur Fresnel, le premier dispositif commercial PASQAL, pour résoudre le problème de coloration des graphes qui apparaît dans PCI.

des missions. Les équipes de recherche de LINKS et de PASQAL ont réalisé une expérience pour leur algorithme hybride quantique-classique afin de résoudre quatre graphes. Dans les quatre graphes, l'algorithme a réussi à trouver une solution de coloration optimale en accord avec les simulations numériques correspondantes.

"L'aspect le plus impressionnant de cette mise en œuvre est que les résultats obtenus par l'équipe LINKS sont très fiables, même si la QPU [Quantum Process Unit] est encore bruyante", a déclaré Mauro D'Arcangelo, développeur principal de logiciels quantiques chez PASQAL : "Si vous pouvez intégrer le graphe dans notre QPU, l'algorithme fonctionne tout simplement. Vous pouvez l'utiliser dès maintenant. Il suffit d'avoir suffisamment d'atomes dans le registre pour représenter le graphe que l'on souhaite.

Ce nouvel algorithme jette les bases d'une résolution efficace du problème de l'affectation des PCI dans les réseaux cellulaires et pour d'autres applications. L'utilisation de dispositifs quantiques et de technologies d'atomes neutres dans le cadre de flux de travail informatiques peut s'avérer essentielle pour trouver des solutions à des problèmes industriels et scientifiques urgents.

Pour en savoir plus sur l'application, lisez l'article de blog ici.

À propos de LINKS

La Fondation LINKS a été créée par un accord entre la Compagnia di San Paolo et le Politecnico di Torino il y a plus de 20 ans et opère au niveau national et international dans le domaine de la transformation numérique avec des activités de recherche appliquée, d'innovation et de transfert de technologie. La Fondation est une organisation dynamique et en constante évolution qui génère de la valeur pour le territoire grâce à l'expertise de 160 chercheurs - 90% d'Italie et 10% du reste du monde, un chiffre d'affaires de 17 millions d'euros et un solide réseau de plus de 2 500 partenaires en Italie et en Europe. La Fondation s'occupe de disciplines technico-scientifiques dans les domaines de l'ingénierie et de l'architecture comme, par exemple, l'intelligence artificielle, l'IdO, la promotion et la gestion du patrimoine culturel et de l'environnement, le Web3 et l'informatique quantique pour réaliser des projets dans plusieurs domaines d'application : de l'industrie 4.0 à la cybersécurité, de la mobilité intelligente à l'agroalimentaire, des applications spatiales à la médecine et au bien-être, des villes intelligentes à l'héritage culturel.

À propos de CINECA

CINECA est un consortium à but non lucratif composé de 117 institutions parmi les universités italiennes et les institutions publiques. Il est dirigé par un conseil d'administration composé des recteurs/délégués des universités italiennes.

universités et organismes publics membres du consortium, un délégué du ministère de l'éducation et le ministère de l'université et de la recherche.

La mission institutionnelle du consortium est de soutenir la communauté scientifique italienne grâce à des outils de supercalcul et de visualisation scientifique. Depuis les années 1980, CINECA a élargi le champ de sa mission en embrassant d'autres secteurs informatiques, en développant des services de gestion et d'administration pour les universités et en concevant des systèmes TIC pour l'échange d'informations entre le MIUR et le système académique national italien. Le consortium est également fortement engagé dans le transfert de technologie vers de nombreuses catégories d'utilisateurs, de l'administration publique aux entreprises privées. CINECA participe à plusieurs projets de recherche financés par l'Union européenne pour la promotion et le développement des technologies de l'information (grid computing, bioinformatique, contenu numérique, promotion de l'accès transnational aux centres de calcul européens, etc.)

À propos de PASQAL

PASQAL est une société française leader en informatique quantique qui construit des processeurs quantiques à partir d'atomes neutres ordonnés dans des réseaux 2D et 3D afin d'apporter un avantage quantique pratique à ses clients et de résoudre des problèmes du monde réel. PASQAL a été fondée en 2019, à partir de l'Institut d'Optique, par Georges-Olivier Reymond, Christophe Jurczak, le professeur Alain Aspect, lauréat du prix Nobel de physique 2022, le Dr Antoine Browaeys et le Dr Thierry Lahaye. PASQAL a obtenu plus de 140 millions d'euros de financement à ce jour. Pour en savoir plus sur PASQAL, consultez le site www.pasqal.com.