CEA e Alice & Bob avviano una collaborazione per integrare computer quantistici e supercomputer classici, con l’obiettivo di sviluppare uno stack software capace di distribuire i workload tra le due architetture. Il progetto partirà dalla fisica dei materiali e utilizzerà Qaptiva, la piattaforma sviluppata originariamente da Bull, che i partner intendono evolvere come alternativa europea a NVIDIA CUDA-Q.
L’iniziativa sposta l’attenzione del quantum computing dall’hardware isolato alla costruzione di infrastrutture HPC-quantum ibride, nelle quali il processore quantistico diventa un acceleratore specializzato richiamato dal supercomputer soltanto per le parti di un problema nelle quali può offrire un vantaggio.
CEA costruisce un’infrastruttura quantum-HPC
Il Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, CEA, dispone di un budget annuale vicino ai 6 miliardi di euro e gestisce alcune delle principali infrastrutture francesi di calcolo scientifico.
La strategia consiste nel collegare differenti tecnologie quantistiche ai sistemi HPC già disponibili, costruendo un ambiente nel quale sviluppatori e ricercatori possano sperimentare algoritmi ibridi senza dover trattare il computer quantistico come una piattaforma indipendente.
CEA ha già installato sistemi quantistici delle francesi Quandela e Pasqal accanto alla propria infrastruttura classica. Nel 2027 dovrebbe aggiungersi anche un computer quantistico di Alice & Bob.
La presenza di architetture quantistiche differenti nello stesso ambiente è particolarmente rilevante perché permette di affrontare uno dei problemi ancora aperti del settore: definire uno strato software sufficientemente astratto da utilizzare processori quantistici basati su tecnologie diverse.
Qaptiva diventa il livello di orchestrazione
Al centro della collaborazione c’è Qaptiva, piattaforma software nata nell’ecosistema Bull per lo sviluppo e l’esecuzione di applicazioni quantistiche.
CEA e Alice & Bob intendono ampliarne le capacità per coordinare workload classici e quantistici.
L’architettura prevista non sostituisce il supercomputer con un quantum computer. Il workload viene invece analizzato e suddiviso, assegnando al processore quantistico esclusivamente le operazioni per le quali potrebbe risultare più efficiente.
È un modello simile a quello che ha trasformato le GPU in acceleratori fondamentali dell’HPC e successivamente dell’intelligenza artificiale.
Il computer quantistico diventerebbe quindi un acceleratore specializzato all’interno di un sistema eterogeneo.
Il riferimento è NVIDIA CUDA-Q
La scelta di confrontare Qaptiva direttamente con NVIDIA CUDA-Q chiarisce la dimensione strategica dell’iniziativa.
CUDA-Q è la piattaforma NVIDIA progettata per sviluppare applicazioni quantum-classical utilizzando CPU, GPU e QPU all’interno dello stesso ambiente.
Per CEA e Alice & Bob il rischio è che nel quantum computing si riproduca la stessa dinamica verificatasi nell’AI: un hardware estremamente diversificato, ma un livello software dominato da un ecosistema capace di attirare sviluppatori, librerie e applicazioni.
Il problema non è quindi soltanto costruire computer quantistici competitivi.
Occorre controllare anche compiler, runtime, orchestrazione, librerie e strumenti di sviluppo che permettono alle applicazioni di utilizzarli.
Evitare un nuovo lock-in software
Il parallelo con CUDA è esplicito.
Nell’intelligenza artificiale NVIDIA ha costruito un vantaggio che non deriva esclusivamente dalle prestazioni delle GPU. CUDA ha creato negli anni un ecosistema software utilizzato da sviluppatori, framework e applicazioni.
Questo ecosistema rende più difficile sostituire l’hardware NVIDIA anche quando diventano disponibili acceleratori alternativi.
CEA vuole evitare che una dinamica analoga si consolidi nel quantum computing.
Se CUDA-Q diventasse lo standard de facto per programmare sistemi quantum-classical, una parte significativa del valore dell’ecosistema potrebbe concentrarsi nuovamente intorno a NVIDIA, indipendentemente dal produttore della QPU utilizzata.
Qaptiva tenta quindi di preservare un livello software europeo indipendente per l’orchestrazione delle future infrastrutture quantistiche.
Alice & Bob porta i cat qubit
La collaborazione assume ulteriore interesse per l’architettura sviluppata da Alice & Bob.
La startup francese lavora sui cat qubit, una tecnologia progettata per ridurre intrinsecamente alcuni tipi di errore quantistico.
La correzione degli errori rappresenta uno dei principali ostacoli alla realizzazione di computer quantistici fault-tolerant. Per ottenere un singolo qubit logico sufficientemente affidabile può essere necessario coordinare numerosi qubit fisici.
Ridurre il numero di errori direttamente a livello hardware potrebbe diminuire l’overhead necessario per costruire qubit logici.
L’integrazione della macchina Alice & Bob nell’infrastruttura CEA consentirà di sperimentare questa architettura all’interno di workflow HPC reali.
La fisica dei materiali come primo banco di prova
Le prime applicazioni riguarderanno la fisica dei materiali, uno dei settori considerati più promettenti per il quantum computing.
La simulazione di sistemi quantistici complessi diventa rapidamente proibitiva per i computer classici perché lo spazio degli stati cresce esponenzialmente con la dimensione del problema.
I computer quantistici potrebbero affrontare alcune di queste simulazioni in maniera più naturale.
Il modello ibrido permette però di evitare una migrazione completa.
Pre-processing, gestione dei dati e parti dell’algoritmo continuano a essere eseguiti dal supercomputer, mentre la QPU viene utilizzata per specifici kernel computazionali.
La questione centrale sarà dimostrare che questa suddivisione produce un vantaggio misurabile rispetto all’esecuzione completamente classica.
Il quantum entra nell’era dei sistemi eterogenei
L’accordo evidenzia una trasformazione importante nell’architettura del quantum computing.
CPU, GPU e acceleratori AI convivono già nei moderni supercomputer. Le QPU potrebbero diventare un ulteriore componente di questa infrastruttura eterogenea.
Il problema diventa quindi molto simile a quello affrontato dall’HPC negli ultimi vent’anni: decidere dinamicamente quale processore debba eseguire ogni parte del workload.
Per il quantum computing questo richiede ulteriori livelli di complessità, perché entrano in gioco disponibilità della QPU, rumore, numero di qubit, fedeltà delle operazioni e differenti architetture hardware.
Il valore strategico può quindi spostarsi progressivamente verso il software capace di nascondere questa complessità agli sviluppatori.
L’Europa prova a controllare lo stack quantum
La collaborazione si inserisce nella strategia francese ed europea di costruire una filiera quantistica indipendente.
CEA non opera soltanto come centro di ricerca. Sta assumendo anche il ruolo di early adopter delle startup quantum francesi, offrendo accesso alle proprie infrastrutture e creando ambienti nei quali le tecnologie possono essere sperimentate insieme ai sistemi HPC.
Questo modello può ridurre uno dei problemi tipici del deep tech europeo: la distanza tra prototipo scientifico e primo cliente industriale.
Quandela, Pasqal e Alice & Bob rappresentano inoltre tre approcci differenti al quantum computing, permettendo al CEA di evitare una scelta prematura su quale architettura possa prevalere.
Dal quantum computer al quantum accelerator
Per il mercato enterprise la conseguenza più interessante riguarda il modello di adozione.
È improbabile che le aziende sostituiscano direttamente le infrastrutture classiche con computer quantistici. Più plausibile è un modello nel quale servizi quantum vengano integrati nei workflow HPC e cloud esistenti.
In questo scenario l’utente potrebbe non interagire direttamente con la QPU.
Un orchestratore analizzerà il workload e utilizzerà automaticamente CPU, GPU oppure QPU in funzione del problema.
Il successo commerciale del quantum computing potrebbe quindi dipendere non soltanto dalla costruzione di macchine fault-tolerant, ma dalla possibilità di inserirle senza frizioni nell’infrastruttura informatica già utilizzata dalle organizzazioni.
