Des avancées majeures dans l’informatique quantique sont attendues pour les prochaines décennies et afin d’y arriver, il faut disposer des outils pouvant faciliter la programmation des ordinateurs quantiques. C’est dans cet objectif que les chercheurs de l’école polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ ou ETHZ pour Eidgenössische Technische Hochschule Zürich) ont développé Silq, un langage de haut niveau qui utilise un système de typage statique fort. Silq supprime la limitation des langages quantiques existants forçant les programmeurs à travailler à un bas niveau d’abstraction.Alors que traditionnellement les algorithmes quantiques étaient souvent spécifiés en termes de circuits, les langages quantiques expriment les algorithmes quantiques de manière plus pratique sous forme de code source. Cependant, les langages quantiques existants obligent le programmeur à coder à un faible niveau d'abstraction, en spécifiant encore essentiellement des circuits quantiques qui appliquent de manière explicite des opérations quantiques à des bits quantiques individuels. Par conséquent, la mise en œuvre d'algorithmes quantiques dans ces langages est fastidieuse et sujette à l'erreur.
L’ETH de Zurich a publié cet été le premier langage quantique de haut niveau développé pour éliminer les détails d'implémentation de bas niveau des algorithmes quantiques. Silq est disponible en accès public sur GitHub et est sous licence libre et gratuite Boost Software License 1.0. Le principal objectif de Silq est de contribuer à combler le fossé conceptuel entre les langages classiques et les langages quantiques. Ainsi, il abaisse la barrière d'entrée pour les programmeurs quantiques non experts et aide à exprimer des algorithmes compliqués de manière propre et concise.
Selon sa documentation, il facilite aussi un transfert technologique de plus de 50 ans de techniques de programmation et d'analyse mises en place pour l'informatique classique vers le domaine de la programmation quantique. Silq soutient une vision descriptive des algorithmes quantiques qui exprime l'intention de haut niveau du programmeur. La compilation de ces algorithmes en circuits quantiques de bas niveau devient ensuite une préoccupation de second ordre qui peut être traitée par un compilateur spécialisé, tout comme dans les langages de programmation classiques.
Silq a été présenté pendant une session du forum PLDI 2020. À cette occasion, l’équipe a exposé les résultats de certains essais qu’elle a faits. « Notre évaluation expérimentale démontre que les programmes Silq sont sensiblement plus courts que les programmes équivalents dans d'autres langages quantiques (en moyenne 46 % pour Q# et 38 % pour Quipper), tout en utilisant seulement la moitié du nombre de primitives quantiques. Ainsi, les programmes Silq sont non seulement plus courts, mais également plus faciles à lire et à écrire puisqu'ils requièrent moins de primitives et de concepts », a exposé l’équipe de Silq.
Selon Benjamin Bischel de l’équipe de Silq, le principal avantage de Silq est qu'il gère automatiquement le décalcul des valeurs temporaires. « Contrairement au langage classique, où nous pouvons simplement oublier les valeurs temporaires qui sont produites pendant un calcul, l'élimination des valeurs temporaires dans le cadre quantique nécessite des opérations explicites pour retirer ces valeurs de la considération », a-t-il expliqué. À part ça, Silq a également d’autres avantages, dont :
- peut éliminer automatiquement les déchets ou les valeurs superflues qui peuvent entraîner un enchevêtrement quantique ;
- est plus compacte, plus rapide et plus intuitive ;
- dispose d'un vérificateur de type de compilateur qui empêche les programmeurs de faire des erreurs courantes ;
- permet d'écrire des programmes beaucoup plus courts que ceux écrits dans Q# et Quipper ;
- intègre les dernières techniques en matière de langues classiques ;
- nécessite beaucoup moins de code et moins de fonctions intégrées, de portes et d'annotations, par rapport à Q# ;
- etc.
En examinant l'impact et l'applicabilité de Silq, beaucoup s’attendent à ce que plusieurs autres avantages apparaissent dans un avenir proche, ajoutant que « l'avenir de l'informatique quantique semble prometteur ».
Sources : Site Web de Silq, Dépôt GitHub de Silq, Session Sil PLDI 2020
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