Le département américain de l'Énergie a sélectionné IBM pour un projet de phase I du programme Genesis, axé sur le développement d'applications quantiques assistées par l'intelligence artificielle. L'entreprise prévoit également de fournir jusqu'à 50 millions de dollars d'accès à ses systèmes quantiques aux laboratoires nationaux du département de l'Énergie et à leurs partenaires au cours des cinq prochaines années.
La mission Genesis vise à mettre en place un cadre national de calcul scientifique qui réunit l'intelligence artificielle, le calcul haute performance classique, l'informatique quantique, les instruments scientifiques et les données de recherche. La sélection d'IBM ajoute une composante quantique au premier ensemble de projets lancés dans le cadre de l'appel à candidatures de la mission Genesis.
Ce travail complète l'infrastructure informatique prévue par le Département de l'Énergie (DOE) au Laboratoire national d'Oak Ridge. Comme annoncé précédemment, le système Lux d'AMD devrait devenir la première plateforme pleinement opérationnelle de la mission Genesis, les projets financés devant commencer à l'utiliser en octobre 2026. Lux combine des GPU AMD Instinct MI355X, des CPU EPYC et le réseau Pensando pour prendre en charge les services d'IA, les charges de travail HPC classiques, la simulation et les flux de travail de recherche à forte intensité de données. La contribution d'IBM vise à étendre ce modèle afin d'y inclure des ressources quantiques pour les charges de travail où les systèmes classiques et l'IA seuls sont insuffisants.
Développement d'applications quantiques assisté par l'IA
Le projet de phase I d'IBM explorera une approche inversée pour identifier les applications de l'informatique quantique. Au lieu de partir d'un problème scientifique et de rechercher un algorithme quantique, IBM prévoit de partir d'algorithmes quantiques connus et d'utiliser un assistant de recherche IA autonome pour repérer, dans la littérature scientifique publiée, les problèmes qui répondent aux exigences de ces algorithmes.
Le système analyserait les articles de recherche, identifierait les correspondances potentielles entre algorithmes et problèmes, les évaluerait selon des critères définis par des experts et fournirait une explication aux chercheurs. L'objectif est de réduire le travail manuel consacré à l'étude de la littérature scientifique et de découvrir des applications potentielles qui pourraient autrement passer inaperçues.
Les subventions de phase I du Département de l'Énergie (DOE) visent à établir et à tester des méthodologies de recherche avant un financement et un déploiement à plus grande échelle. Les équipes évalueront si les approches basées sur l'IA peuvent accélérer les découvertes, améliorer la précision des prédictions, optimiser les méthodologies expérimentales ou identifier de nouvelles pistes de recherche.
Systèmes quantiques disponibles pour les laboratoires du DOE
IBM a annoncé qu'elle mettrait à la disposition des laboratoires nationaux du Département de l'Énergie (DOE) et de leurs partenaires de recherche des systèmes tels que l'IBM Quantum Heron (156 qubits) et l'IBM Quantum Nighthawk (120 qubits). L'entreprise fournira également un soutien technique pour l'intégration de ces systèmes quantiques aux environnements d'IA et de calcul haute performance (HPC) existants des laboratoires.
IBM exploite 15 systèmes quantiques et affiche une disponibilité supérieure à 97 % pour l'ensemble de son parc. Son architecture Nighthawk de dernière génération comprend 120 qubits programmables, prend en charge plus de 5 000 opérations quantiques et offre un débit pouvant atteindre 100 000 circuits par seconde.
La valeur pratique du programme dépendra de son intégration aux flux de travail plutôt que du seul matériel quantique. Les systèmes quantiques seront probablement utilisés de manière sélective : l’IA permettra de cibler de vastes domaines de recherche, tandis que les supercalculateurs classiques accélérés par GPU se chargeront de la simulation et du traitement des données. Les processeurs quantiques pourront alors être affectés à des parties spécifiques d’une charge de travail difficiles à modéliser efficacement par des méthodes classiques.
Des recherches sur les sels fondus illustrent le modèle
IBM a cité une collaboration récente avec le Laboratoire national d'Oak Ridge et la Cleveland Clinic comme exemple de cette approche. Ces organisations ont utilisé un flux de travail centré sur la physique quantique pour étudier les sels fondus utilisés dans la production de tritium, un combustible destiné aux systèmes de fusion nucléaire.
Des agents d'IA ont recherché et sélectionné des matériaux candidats dans les archives de recherche sur les sels fondus d'ORNL, qui couvrent environ 70 ans de recherche. Des supercalculateurs accélérés par GPU ont modélisé les matériaux présélectionnés, tandis que des ordinateurs quantiques ont été utilisés pour les aspects les plus complexes des simulations.
Cette répartition des tâches s'inscrit dans l'approche globale de la mission Genesis. Lux devrait fournir à court terme une plateforme intégrée pour les flux de travail d'IA et de calcul haute performance (HPC), incluant les simulations, les jumeaux numériques, les environnements de laboratoire autonomes et les services d'IA persistants. Le projet d'IBM introduit l'informatique quantique comme ressource supplémentaire pouvant être connectée à ces flux de travail à mesure que des applications scientifiques appropriées émergent.
La feuille de route de la mission Genesis inclut également Discovery, un système exascale dont la livraison est prévue à ORNL en 2028. Discovery devrait utiliser des processeurs AMD EPYC « Venice » de 6e génération , des GPU AMD Instinct MI430X et une plateforme HPE Cray avec stockage DAOS. Ensemble, Lux, Discovery et les ressources quantiques associées illustrent une stratégie du Département de l'Énergie (DOE) axée sur l'intégration progressive de l'IA, du calcul haute performance (HPC), des données et des architectures de calcul émergentes dans les flux de travail de la recherche scientifique.
IBM collabore déjà avec des laboratoires du Département de l'Énergie américain, notamment Lawrence Berkeley, Oak Ridge et Los Alamos. Le projet Genesis Mission officialise une nouvelle approche pour évaluer comment l'informatique quantique peut apporter une valeur ajoutée mesurable aux infrastructures d'IA et de calcul haute performance déployées dans les laboratoires nationaux.
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