Qubit Pharmaceuticals et Sorbonne Université réalisent une percée scientifique majeure avec une simulation de calculs quantiques à plus de 40 qubits exacts sur ordinateurs classiques

Qubit Pharmaceuticals, société deeptech spécialisée dans la découverte de nouveaux candidats médicaments grâce à la simulation et la modélisation moléculaire accélérée par le calcul hybride HPC et quantique, annonce une percée scientifique majeure après avoir réussi des calculs quantiques simulant 40 qubits avec son nouvel émulateur Hyperion-1.

« Il s’agit bien d’une simulation exacte de 40 qubits logiques réalisée avec une très grande vélocité, ce qui est un exploit inédit dans l’application des calculs quantiques notamment à la chimie quantique », confirme Jean-Philip Piquemal, professeur à Sorbonne Université et directeur du Laboratoire de Chimie Théorique (Sorbonne Université/CNRS), co-fondateur, directeur scientifique de Qubit Pharmaceuticals et responsable de l’équipe qui a développé Hyperion-1.

Un tel niveau de performance place Qubit Pharmaceuticals parmi les acteurs leaders du calcul quantique à l’échelle mondiale, d’autant qu’il a été obtenu sans approximation et avec un niveau de fidélité maximale, c’est-à-dire sans erreur (ou « sans bruit », selon l’expression en vigueur dans la physique quantique) et dans un temps très court, proche de ce qu’on pourrait attendre d’un véritable ordinateur quantique. Cette performance a été réalisée en partenariat avec le Laboratoire de Chimie Théorique de Sorbonne Université et les calculs ont été menés en seulement quelques heures sur le supercalculateur convergé HPC/IA Jean Zay sur 16 nœuds de calculs (128 GPUs1 A100 NVIDIA) de GENCI hébergé et opéré par le centre de calcul de l’IDRIS (CNRS), sur lequel l’émulateur Hyperion-1 a été développé.

L’objectif : diviser par 2 le temps nécessaire pour sélectionner un candidat médicament

Cet accomplissement conforte Qubit Pharmaceuticals dans son objectif de devenir la référence de la découverte de médicaments par modélisation moléculaire. Issue de travaux de recherche académique menés par des scientifiques de renommée internationale, en France et aux États-Unis², Qubit Pharmaceuticals modélise les molécules et simule leurs interactions afin d’identifier des candidats médicaments plus efficaces et plus sûrs. L’objectif est de diviser par 2 le temps nécessaire pour sélectionner et optimiser un candidat d’intérêt, et par plus de 10 les investissements nécessaires. Ce processus nécessite d’immenses capacités de calculs, disponibles aujourd’hui avec les supercalculateurs et démultipliées demain avec les ordinateurs quantiques.

Les atouts clés d’Hyperion-1, le nouvel émulateur de Qubit Pharmaceuticals

•    Simulations révolutionnaires : Hyperion-1 est capable de réaliser en production des simulations convergées de 40 qubits (et plus) sans aucune erreur ni bruit, définissant de nouveaux standards de précision dans la recherche quantique.

•    Capacité de traitement massivement parallèle : grâce à son émulation d'un ordinateur quantique sur une architecture classique accélérée par des GPUs(1), Hyperion-1 offre une précision exceptionnelle et une capacité de traitement massivement parallèle capable de concentrer la puissance de calcul classique.

•    Performances exceptionnelles : Hyperion-1 a démontré des performances exceptionnelles en simulant très rapidement des circuits quantiques complexes jusqu'à 40 qubits tout en utilisant des ressources de calcul modérées, i.e. 16 nœuds Jean Zay chacun accéléré par 8 GPU NVIDIA A100 80GB. Cette vitesse accrue permet de converger des simulations de chimie quantique nécessitant des centaines d’itérations des algorithmes.

•    Technologie avancée : doté d'un code interne optimisé s’appuyant sur une librairie mathématique propriétaire et agnostique, i.e. pouvant utiliser tout type de supercalculateur, Hyperion-1 utilise une accélération parallèle via MPI et exploite pleinement les nouvelles générations de nœuds accélérés NVIDIA DGX-A100 pour une performance accrue.

L'émulation quantique d'Hyperion ouvre des perspectives sur la technologie de demain

Dans le paysage évolutif de l'informatique quantique, un fossé critique persiste entre les machines dotées d'un nombre limité de qubits parfaits et celles qui possèdent de nombreux qubits mais qui sont chargées d'erreurs (de bruit et d'instabilité). Hyperion-1, avec la vélocité et l’exactitude des calculs qu’il permet, témoigne des immenses possibilités qui se profilent. Ses capacités démontrent ce qui sera possible dans le paysage plus large de l’émulation et l'informatique quantiques. Qubit Pharmaceuticals est fière du potentiel d'Hyperion, non seulement en tant qu'outil propriétaire, mais aussi en tant que symbole d’une émulation parfaite, favorisant une nouvelle ère d'innovation technologique dont les répercussions seront considérables sur des secteurs tels que l'industrie pharmaceutique, la finance, le cryptage et bien d'autres encore.

Robert Marino, PDG de Qubit Pharmaceuticals, déclare : « Ces calculs de chimie quantique sur 40 qubits exacts dépassent de loin les performances réalisées à ce jour en Europe et placent Qubit Pharmaceuticals au niveau des meilleurs géants américains de la tech. Cette percée nous permet de réaliser en quelques heures des calculs qui prennent plusieurs mois traditionnellement. »

Jean-Philip Piquemal, professeur à Sorbonne Université et directeur du Laboratoire de Chimie Théorique (Sorbonne Université/CNRS), co-fondateur et directeur scientifique de Qubit Pharmaceuticals, déclare : « Hyperion-1 permet de simuler les états quantiques tout en bénéficiant de la stabilité des ordinateurs classiques, évitant ainsi les erreurs inhérentes aux ordinateurs quantiques disponibles aujourd’hui.  Grâce aux GPUs de nos machines et de l’infrastructure du GENCI, nous sommes en mesure de développer et valider de nouveaux algorithmes quantiques appliqués à la découverte de médicaments ; un domaine de recherche avec une vraie utilité publique. »

Élisabeth Angel-Perez, vice-présidente Recherche et innovation de Sorbonne Université : « Sorbonne Université, c’est une communauté de talents, et c’est aussi un engagement : l’engagement d'accompagner l’innovation issue de la recherche française. Et c’est parce que nous nous sommes donné les moyens nécessaires pour développer un écosystème de transfert d’expertise et d’innovation que nous avons pu accompagner, et soutenir, de véritables pépites telles que Qubit Pharmaceuticals. La science doit être au service de la société et de son mieux-être. C’est la dynamique que nous soutenons aux côtés des chercheurs et chercheuses qui font la richesse de Sorbonne Université. »

⁽¹⁾ GPU= Graphics Processing Unit
⁽²⁾ Louis Lagardère (Sorbonne Université et CNRS), Matthieu Montes (CNAM), Jean-Philip Piquemal (Sorbonne Université et CNRS), Jay Ponder (Washington University in St Louis), Pengyu Ren (University of Texas at Austin).