Projets

5 problématiques d'Airbus pouvant être traités en informatique quantique

Les ordinateurs quantiques n’en sont encore qu’à leurs balbutiements. (Credit: Y. Colombe / NIST)

Le concours lancé par Airbus pour évaluer les apports possibles de l'informatique quantique et répondre à 5 problématiques très spécifiques de l'entreprise vise aussi à rapprocher la recherche universitaire des sciences appliquées.

PublicitéEn organisant un concours qui se déroulera tout au long de l'année, Airbus compte réunir les meilleurs experts en informatique quantique afin de faire progresser des problématiques de conception, d'optimisation et de modélisation propres au secteur de l'aviation. L'un des objectifs du concours est d'identifier des domaines où l'informatique quantique peut offrir un avantage par rapport à l'informatique haute performance (HPC) plus traditionnelle. Airbus a réparti les défis en cinq problématiques : l'optimisation du décollage des avions, la mécanique des fluides numérique (MNF), les réseaux neuronaux quantiques pour résoudre les équations aux dérivées partielles, l'optimisation du design des caissons de voilure et l'optimisation du chargement des avions.

Les ordinateurs quantiques n'en sont encore qu'à leurs balbutiements, mais l'objectif est d'allonger la durée pendant laquelle les bits quantiques (qubits) peuvent se maintenir dans un état stable avant de commencer à se détériorer. Plus cet état très volatil peut être maintenu, plus l'ordinateur quantique peut exécuter de fonctions, et fournir une capacité de traitement potentiellement très supérieure à celle des ordinateurs les plus modernes. Selon le Dr Thierry Botter, directeur du laboratoire de recherche Blue Sky d'Airbus, cela fait plusieurs années déjà que l'entreprise cherche à évaluer les apports possibles de l'informatique quantique au domaine de l'aviation, jusqu'à investir, l'an dernier, dans QC Ware par l'intermédiaire de sa branche capital-risque. « Nous sommes très pragmatiques : nous ne nous demandons pas ce que peut apporter aujourd'hui l'informatique quantique, mais nous voulons plutôt savoir quel avantage pourront apporter demain les ordinateurs quantiques, et comment s'y préparer », a-t-il déclaré.

Relier l'informatique quantique aux activités

« Le concours permet de partager « aussi largement que possible » cet effort d'engagement avec la communauté de l'informatique quantique », a-t-il ajouté. « Nous avons énoncé un certain nombre de problématiques qui ont toutes un lien avec l'une de nos activités principales, comme la physique, et nous avons défini les défis que la communauté peut essayer de relever », a encore déclaré M. Botter. « C'est une façon de dire : aidez-nous à comprendre le potentiel de l'informatique quantique et comment nous pourrions utiliser cette nouvelle technologie pour résoudre certains de ces problèmes ». Lors de l'interview de M. Botter en mars par nos confrères de Computerworld UK, celui-ci avait déclaré que 350 participants originaires de 45 pays différents étaient déjà inscrits au concours, ce qui montre un vif intérêt mondial pour le sujet. « La période de soumission a démarré récemment, c'est donc très prometteur et très excitant », a ajouté Thierry Botter. « Pour l'instant, nous n'en sommes qu'aux premières étapes - chaque équipe est en train de préparer ses soumissions, ses idées ». Les participants potentiels peuvent préciser leurs domaines d'intérêts sur le site Web du défi quantique d'Airbus.

Publicité Même si la phase de croisière pendant laquelle l'avion vole en palier est celle qui dure le plus longtemps et qu'elle est considérée par les compagnies aériennes comme la plus importante en termes d'optimisation de carburant et de temps, le développement des vols court-courriers, poussé par la concurrence des compagnies low-cost, fait que l'optimisation du carburant en montée et en descente pèse de manière très significative sur les résultats financiers des compagnies aériennes. « Le premier défi concerne la toute première phase du vol, qui se situe relativement près du point de décollage jusqu'à un point de départ de la phase de croisière », a déclaré le Dr Botter. « Nous voulons cartographier toute cette phase d'ascension, du début du vol jusqu'à ce que l'avion atteigne son altitude de croisière, pour l'optimiser ».

Accélérer la résolution des problèmes

L'optimisation peut être mesurée et calculée de différentes manières, mais la réduction du temps ou de la consommation de carburant, ou une combinaison des deux est essentielle. « La question est de savoir si nous pouvons optimiser cette phase précoce », a-t-il ajouté. « Il y a des moyens classiques de s'attaquer au problème, et nous les connaissons. Mais le but de ce défi particulier est de savoir si les ordinateurs quantiques peuvent nous aider à trouver une solution encore plus optimale à ces problèmes. Dans l'affirmative, comment allons-nous effectuer ce calcul ? Que devrions-nous faire pour obtenir une solution encore plus optimale ? » Les participants qui soumettent des propositions sont priés de fournir des détails sur leurs processus et leur méthodologie, ainsi que des mesures et des indications sur le rendement potentiel en effectuant des simulations à plus petite échelle. L'idée est que même avec un accès limité aux ressources nécessaires pour résoudre les problèmes, Airbus et les autres juges puissent évaluer l'amélioration attendue des performances.

Après ce défi, Airbus espère travailler directement avec les gagnants, en leur donnant accès à du matériel informatique quantique coûteux pour qu'ils puissent tester les énoncés du problème avec une véritable technologie quantique. Le Dr Botter ajoute que même si les tout premiers ordinateurs quantiques ne seront pas aussi puissants que les machines quantiques à correction d'erreurs de demain, ils peuvent néanmoins « fournir un avantage supplémentaire ». « La question est de savoir comment et pour quelle application. C'est la grande quête dans laquelle nous sommes engagés chez Airbus et dans beaucoup d'autres entreprises, pour trouver les applications clés qui pourront tirer parti de l'usage potentiel à court terme de ces ordinateurs quantiques, l'objectif étant d'être prêts quand arriveront les futurs ordinateurs quantiques à correction d'erreurs ».

L'informatique quantique appliquée

Une grande partie du travail consistera à transposer dans le monde réel une technologie qui a mûri dans un environnement de laboratoire et qui a été mise au point par des universitaires. « Au-delà de l'aérospatiale, d'autres secteurs cherchent également à savoir quels bénéficies ils pourront tirer de l'informatique quantique. C'est le cas des secteurs financier, de l'énergie et de nombreux autres secteurs des transports », a-t-il ajouté. « Le grand défi en dehors d'Airbus à l'échelle mondiale est de faire en sorte que tous s'engagent et exploitent le développement qui a déjà été fait dans des laboratoires de recherche universitaires ». Le Dr Botter pense vraiment que l'informatique quantique pourrait changer la donne, mais seulement si les universitaires et l'industrie collaborent. « L'engagement du plus grand nombre possible d'acteurs et d'utilisateurs finaux ne peut qu'améliorer et accélérer le développement des ordinateurs quantiques pour toutes les applications », a-t-il déclaré. « C'est un de ces rares scénarios où il n'y a que des gagnants. Beaucoup d'acteurs ont besoin de faire des calculs complexes, difficiles et typiquement très gourmands en ressources, et peuvent bénéficier de technologies comme l'informatique quantique pour les aider dans leurs calculs ».

L'un des domaines où l'informatique quantique pourrait aussi jouer un rôle important est celui de l'optimisation de la vision satellitaire (cette problématique ne fait pas partie des défis du concours d'Airbus). « Aujourd'hui, il y a une constellation de satellites d'observation qui tournent autour de la Terre, chacun avec ses propres caractéristiques en termes de capacité d'imagerie », a-t-il expliqué. « Chaque satellite tourne sur sa propre orbite. Mais ensemble, ils forment un groupe d'appareils d'imagerie potentiels, dont nous voulons optimiser le type, afin d'offrir la meilleure cartographie possible pour répondre à une série de demandes qui nous parviennent des clients ». « Réaliser cette cartographie de la manière la plus optimale possible est encore une fois un problème d'optimisation. Il existe aujourd'hui des techniques pour cela, mais nous préparons déjà l'avenir et nous nous demandons comment l'informatique quantique pourrait nous aider. Nous espérons que ce travail d'identification des applications possibles de l'informatique quantique va nous permettre d'améliorer et d'aller bien au-delà du HPC existant ».

Article de Tamlin Magee / Computerworld UK (adaptation Jean Elyan)