Coronavirus : L’informatique quantique s’ouvre aux chercheurs

Qui se souvient de Summit, le supercalculateur d’IBM le plus puissant au monde ? Il a récemment été mis au service de la recherche sur le coronavirus. Avec son système quantique, ce dernier est parvenu à identifier 77 molécules potentiellement efficaces contre le virus. Tout cela en seulement deux jours. L’élaboration de traitements prend généralement plusieurs années. Le superordinateur d’IBM lui est parvenu à simuler en deux jours, ce qui aurait dû prendre des années de recherche en temps normal. L’informatique quantique et les technologies qui en découlent sont aujourd’hui à la disposition des scientifiques qui oeuvrent pour trouver un remède contre le virus.

Le superordinateur d’IBM propose 77 molécules contre le coronavirus

La crise sanitaire actuelle et l’urgence de cette pandémie représentent plus que jamais un véritable enjeu pour la communauté scientifique. Il est vital que la recherche s’accélère et vite. C’est pourquoi IBM a décidé de mettre en disposition son superordinateur Summit au service des chercheurs du laboratoire national d’Oak Ridge (ORNL) aux États-Unis. Les résultats publiés par Micholas Smith et Jeremy Smith identifient alors 77 molécules potentiellement efficaces contre le virus.

Pour aller plus en détail sur l’étude, il faut comprendre que les virus infectent les cellules hôtes en leur injectant un « pic » de matériel génétique (ou péplomère). L’objectif de cette recherche est d’identifier des molécules capables de se lier à ces pics pour empêcher la propagation du virus. Pour se faire, les chercheurs ont réalisé une modélisation en se basant sur les publications en date de janvier. Ils ont alors pu simuler l’effet de plus de 8 000 composés chimiques, en les classant dans l’ordre de ceux qui auraient la plus grande probabilité de se lier à la principale protéine « pic » du coronavirus.

Un calcul moléculaire de plusieurs années réalisé en seulement deux jours

Le supercalculateur Summit est équipé d’un cerveau d’intelligence artificielle spécifiquement conçu pour résoudre ce genre de problème. Il possède une puissance de calcul de 200 pétaflops ce qui représente près de 200 millions de milliards d’opérations à la seconde, rien que ça. Pour donner un autre ordre d’idée, Summit réalise en une seule seconde l’équivalent de ce que 6,3 milliards d’êtres humains pourraient calculer à condition de réaliser la même opération chaque seconde de chaque minute de chaque heure, pendant une année entière.

On comprend alors mieux pourquoi ce système géant arrive à calculer en deux jours ce qui aurait dû prendre plusieurs années de travail en laboratoire. Les chercheurs continuent d’étudier et de réaliser des simulations en prenant en compte les dernières informations publiées sur la structure du coronavirus. Ces recherches sont le point de départ pour des études plus poussées sur les différentes molécules afin d’identifier rapidement celles qui fourniront un traitement efficace contre le Covid-19.

Les États-Unis mutualisent la puissance de calcul de leurs machines informatiques

Summit n’est pas le seul monstre informatique de son genre aux États-Unis. D’autres agences fédérales comme la NASA disposent de superordinateurs, au même titre que des firmes privées comme Hewlett Packard, ou encore Microsoft. Ces acteurs publics comme privés ont décidé, d’un commun accord, de mettre cette puissance de calcul monstrueuse au service de la recherche d’un traitement contre le virus. Les scientifiques peuvent donc facilement avoir accès à du ‘ »temps machine » après une demande motivée. Pour l’heure, ce n’est encore qu’une première étape avant de véritablement trouver un éventuel nouveau traitement , mais le fait de mettre à disposition la puissance technologique de notre époque au service de la recherche scientifique et de la crise actuelle permet de grandement rester optimiste pour la suite.

Récemment, des chefs de file de la communauté de la recherche en intelligence artificielle, à savoir Microsoft et le Allen Institute for Artificial Intelligence de Seattle ont dévoilé le COVID-19 Open Research Dataset, qui utilise l’IA pour donner aux scientifiques un accès plus large et plus rapide aux dernières recherches sur le virus. Les leaders du domaine de l’informatique haute performance, dont Amazon, ont déclaré qu’ils unissaient leurs forces pour faciliter l’accès aux superordinateurs et aux services de cloud computing pour la recherche sur les coronavirus.

Une mise à disposition similaire de l’informatique quantique au Canada

Au Canada, l’entreprise D-Wave Systems est pionnière dans l’informatique quantique. Pour présenter brièvement la société, D-Wave a été fondée en 1999 et elle a annoncé en 2007 la création d’un prototype de processeur de 28 qubits permettant de faire du recuit simulé quantique (une méthode algorithmique complexe). Le 11 mai 2011, l’entreprise annonce son système D-Wave One comme le premier calculateur quantique commercial. En 2016, l’entreprise annonce la prochaine génération de processeurs contenant désormais 2000 qubits.

Mais D-Wave n’est pas un calculateur quantique général rappelle certains experts. Hormis la méthode du recuit simulé quantique, il n’aurait pas d’avantage considérable par rapport à un ordinateur classique. Toutefois, l’approche de recuit quantique fonctionne parfaitement pour simuler des phénomènes quantiques et optimiser des systèmes en réseau.

D-Wave Systems a récemment déclaré qu’il offrait un accès gratuit à son service de cloud quantique hybride Leap à quiconque travaille sur les réponses à l’épidémie de coronavirus. Une générosité que ne s’arrête pas là puisque les partenaires et les clients de D-Wave vont apporter leur expertise pour aider les chercheurs à utiliser ces outils quantiques pour avancer dans leurs recherches sur le coronavirus.

Certaines entreprises ont décidé de rejoindre cette initiative aux côtés de D-Wave. On peut citer dès lors Volkswagen, Kocera, Nec Solution Innovators, Densi, Cineca, Forschungszentrum Jülich, MDR / Cliffhanger, Menten AI, OTI Lumionics, QAR Lab at LMU Munich, Sigma-i et Tohoku University. Dans un communiqué, le PDG de D-Wave, Alan Baratz a déclaré : «Nous voulons étendre les capacités de calcul à des experts de différentes disciplines, verticales et géographies, et mettre à contribution les connaissances quantiques approfondies de la communauté sur la situation complexe et dynamique de COVID-19».

Quelles sont les actions concrètes possibles ?

Mais alors comment l’informatique quantique peut-elle faire avancer la rechererche contre le virus ? Il faut comprendre que l’informatique quantique classique traite des uns et des zéros définitifs dans le cadre du traitement de données binaires classiques. L’informatique quantique elle, peut traiter les données sous forme de combinaisons indéfinies de uns et de zéros sous forme de bits quantique ou plus communément appelé qubits. Pour en savoir plus sur l’informatique quantique et ces usages possibles, n’hésitez pas consulter notre article sur le sujet.

Le service cloud de la société D-Wave pourrait alors aider les chercheurs à simuler les interactions moléculaires entre le coronavirus et ses cellules cibles. Il pourrait également simuler la propagation de la maladie dans des environnements complexes, ou encore aider les planificateurs à optimiser les chaînes d’approvisionnement et la logistique hospitalière.

“La technologie informatique a longtemps contribué au développement de la science et de l’industrie”, a déclaré Koji Arima, PDG de Denso. «L’informatique quantique a désormais le potentiel de poursuivre ce développement et nous avons été parmi les premiers à lancer des recherches dans ce domaine dans l’industrie automobile. Nous sommes honorés de rejoindre le [COVID-19] projet, qui tirera parti de cette expérience, mobilisera notre expertise mondiale et activera notre esprit de collaboration. »

IBM et Fraunhofer introduisent l’informatique quantique en Allemagne

Pas directement lié à la pandémie actuelle, mais toujours utile de le rappeler : l’informatique quantique progresse en Europe même si elle reste bien moins avancée et développée que sur le continent américain ou en Chine par exemple. Toutefois, l’espoir quantique européen n’est pas mort puisque IBM et l’institut de recherche allemand Fraunhofer vont introduire l’informatique quantique en Allemagne. En effet, ces deux acteurs vont commencer une collaboration pour permettre aux entreprises et aux instituts de recherche d’accéder aux ordinateurs quantiques d’IBM en Allemagne et aux États-Unis. Le but est de réaliser des recherches sur la technologie, les scénarios d’application et les algorithmes tout en générant un développement des compétences et des avantages concurrentiels pour l’économie et la science locales.

De par cette collaboration, un ordinateur quantique IBM Q System One sera installé dans un centre informatique IBM près de Stuttgart. Le système sera fonctionnel début 2021 et sera le premier de ce type en Europe. IBM offrira à Fraunhofer un soutien et une assistance technique dans l’utilisation des systèmes quantiques d’IBM.

Sources : Chimrix.org / Futura Tech / Korii Slate / Informatique News / breakingnews.fr