Drones, espace aérien saturé : Thales et C12 explorent le quantique pour optimiser le pistage radar

Thales, C12 et le recuit quantique contre les attaques saturantes

Le défi s’apparente en effet à un problème « NP-difficile » où le nombre de combinaisons à évaluer augmente de manière exponentielle avec la taille du problème (ici, le nombre d’objets suivis par le radar). Or le pistage radar multicible repose sur le MHT (Multiple Hypothesis Tracking) : à chaque balayage, l’algorithme maintient plusieurs scénarios de trajectoires possibles avant de retenir le plus probable.

Pour rester en temps réel, les solveurs « classiques » tronquent les hypothèses au risque d’écarter la bonne piste. L’essor des drones et la multiplication des attaques dites « saturantes » (des attaques où l’adversaire envoie un grand nombre de cibles en même temps pour saturer une défense) rendent ce goulet d’étranglement de plus en plus problématique.

C’est ce constat, souligné par Thales et par la pépite parisienne C12, qui a amené les deux entreprises à explorer la piste de l’informatique quantique. Le résultat – encore provisoire, mais prometteur – est une solution baptisée QuantumTrack.

Dans un premier temps, la méthode découpe le problème, de grande taille, en sous-problèmes. Dans un deuxième, ces problèmes sont résolus en utilisant la méthode du recuit quantique pour faire tourner l’algorithme MHT (fourni par Thales). Enfin, les résultats sont fusionnés pour donner la réponse.

Une même puce, deux modes

Le recours à ce type bien spécifique d’informatique quantique, bien adapté à l’optimisation, est logique. « Le recuit quantique encode un problème d’optimisation dans les interactions entre qubits, puis laisse le système évoluer vers son état d’énergie minimale, qui correspond à la meilleure solution », rappelle Pierre Desjardins, CEO et cofondateur de C12. « Le recuit quantique est moins polyvalent [que l’ordinateur quantique universel], mais très efficace pour ce type de problème. »

C12 ne se présentait pas jusque-là comme un spécialiste du recuit, mais comme un industriel qui développe un ordinateur quantique universel (qui calcule), avec des qubits logiques, et qui soit tolérant aux fautes (FTQC).

Sa technologie qui a fait le pari du carbone (d’où son nom) permet en fait de faire les deux. « Il y a deux façons d’utiliser [notre] processeur quantique », souligne Pierre Desjardins. « Le calcul à portes enchaîne des opérations sur les qubits, comme un programme. C’est notre approche à long terme. […] Mais les qubits de C12 peuvent être réglés électriquement pour fonctionner dans l’un ou l’autre mode. »

Approche par portes ou par recuit fonctionnent donc sur la même puce.

Des résultats obtenus en simulation, une démonstration matérielle à venir

Ou plutôt « fonctionneront ». Le projet avec Thales a été fait sur un simulateur, car chez C12, « le mode recuit n’a pas encore été démontré sur le processeur physique », confie son président au MagIT.

Mais les choses devraient évoluer. La prochaine étape est une démonstration sur un véritable processeur physique de C12.

En attendant, le projet a donc été mené sur Callisto, l’émulateur quantique de C12, qui modélise le comportement physique de son processeur jusqu’à 20 qubits, erreurs et décohérence comprises

Pour Pierre Desjardins, cette étape reste majeure. « La solution algorithmique, QuantumTrack est démontrée de bout en bout en simulation […] sur des scénarios radar représentatifs ». Les qubits de C12 sont, de leur côté, validés en laboratoire.

« La suite consiste à réunir les deux, exécuter QuantumTrack sur le processeur physique de C12 pour atteindre le TRL 6 » (NDR : niveau de maturité d’une technologie, sur une échelle de 1 à 9, qui correspond à la validation d’un prototype dans un environnement représentatif).

Des résultats prometteurs

Même si le projet est encore loin de l’environnement opérationnel (TRL 7) et de la mise en production (TRL 8 et 9), les résultats sont prometteurs.

Avec un temps d’exécution de 50 millisecondes, QuantumTrack égale la durée de résolution du meilleur solveur classique du marché et serait 100 fois plus rapide que les machines de D-Wave (spécialiste mondial du recuit quantique).

Mais ces résultats ayant été obtenus sur un simulateur, il s’agit encore de « projections » et de « temps projeté » à partir de Callisto à comparer aux machines réelles de D-Ware, nuance Pierre Desjardins.

« Les 50 millisecondes correspondent au temps total qu’il faudrait au processeur de C12 pour traiter le problème, décomposition comprise, estimé à partir des caractéristiques physiques de la puce modélisées dans Callisto et d’un protocole de réinitialisation active des qubits déjà identifié », explicite-t-il. « Cette estimation devra être confirmée lors de la démonstration sur le processeur physique », insiste-t-il.

Une confirmation prévue sur le moyen à long terme avec comme horizon de coupler, en production, un système de recuit quantique de C12 aux systèmes radar, avec Thales comme intégrateur.