Percée majeure dans l’algorithmie quantique : Qubit Pharmaceuticals et Sorbonne Université réduisent drastiquement le nombre de qubits nécessaires pour simuler des molécules

Hyperion-1, l’émulateur ayant permis cette prouesse, obtient un financement de 8 millions d’euros dans le cadre du plan d’investissement France 2030

- Des propriétés de molécules ont pu être calculées avec seulement une vingtaine de qu-bits grâce à une approche hybride mêlant calcul haute performance et calcul quantique alors qu’il aurait normalement fallu plus de 250 qubits logiques avec des approches pu-rement quantiques
- La réduction drastique (division par 10) du nombre de qubits nécessaires à la réalisation de ces calculs suscite l'espoir d'une application à court terme de l'informatique hybride HPC-quantique et conforte l’objectif de Qubit Pharmaceuticals de devenir le leader de la découverte de médicaments par modélisation moléculaire

_Paris, le 10 juillet 2024_ - Qubit Pharmaceuticals, société deeptech spécialisée dans la décou-verte de nouveaux candidats médicaments grâce à la simulation et la modélisation moléculaire accélérée par le calcul hybride HPC et quantique, annonce avoir fortement réduit le nombre de qubits nécessaires pour calculer les propriétés de petites molécules avec son émulateur1 Hype-rion-1, développé en partenariat avec Sorbonne Université. Cette première mondiale suscite l'espoir d'une application pratique à court terme de l'informatique hybride HPC - informatique quantique à la découverte de médicaments.

A la suite de ces développements, Qubit Pharmaceuticals et Sorbonne Université annoncent l’obtention d’un financement de 8 millions d’euros dans le cadre du plan national France 2030 pour poursuivre le développement d’Hyperion-1.

### Une première mondiale qui fait gagner des années à la recherche

En développant de nouveaux algorithmes hybrides HPC et quantiques permettant de démultiplier la puissance de calcul des ordinateurs quantiques dans le domaine de la chimie et la découverte de médicaments, Sorbonne Université et Qubit Pharmaceuticals sont parvenus, avec seulement 32 qubits logiques, à prédire des propriétés physico-chimiques de l’azote (N2), du fluorure d’hydrogène (HF), de l’hydrure de lithium et de l’eau – des molécules qui nécessiteraient normalement plus de 250 qubits parfaits. L’émulateur Hyperion-1 utilise les supercalculateurs du Genci, le SuperPod EOS de Nvidia, ainsi que l'un des nombreux clusters GPU de Scaleway.

Avec cette première preuve de concept, les équipes ont démontré que l’utilisation en routine d'ordinateurs quantiques couplés à des plateformes de calcul haute performance pour la chimie et la découverte de médicament est bien plus proche qu’on ne le croyait. Près de 5 ans pourraient être ainsi gagnés, nous rapprochant significativement de l’ère où les ordinateurs quantiques (bruités ou parfaits) pourraient être utilisés en production au sein de supercalculateurs hybrides mêlant HPC, IA et quantique. L’utilisation de ces nouvelles puissances de calcul améliorera la précision, la vitesse et l’empreinte carbone des calculs.

### Déployer prochainement les algorithmes sur les ordinateurs bruités actuels

Pour réussir cette avancée, les équipes de Qubit Pharmaceuticals et de Sorbonne Université ont développé de nouveaux algorithmes qui décomposent un calcul quantique en ses différentes composantes pouvant pour certaines être calculées exactement sur un matériel classique. Une telle stratégie permet de répartir les calculs en utilisant le meilleur hardware (quantique ou classique) tout en améliorant, de manière automatique, la complexité des algorithmes nécessaires pour calculer les propriétés des molécules. Ainsi, tous les calculs n’étant pas améliorés par des ordinateurs quantiques sont réalisés sur des GPU classiques. La physique utilisée permettant le nombre de qubit nécessaire aux calculs, l’équipe, en optimisant l’approche à l’extrême, a même réussi à limiter les besoins en GPU à une seule carte dans certains cas. Cette approche hybride classique/quantique étant généraliste, elle peut être appliquée à n’importe quel type de calcul de chimie quantique et n’est pas restreinte aux molécules d’intérêt pharmaceutiques, mais aussi aux catalyseurs (chimie, énergie) ou aux matériaux.

Les prochaines étapes sont d’une part de déployer ces algorithmes sur les ordinateurs bruités actuels afin de quantifier l’impact du bruit, et de comparer les performances aux récents calculs réalisés par IBM et Google, et d’autre part de prédire les propriétés de molécules d’intérêt pharmaceutique. Pour ce faire, les équipes vont déployer de nouvelles méthodes d’accélération logiciel pour atteindre des régimes qui nécessiteraient plus de 400 qubits avec des approches purement quantiques. Une telle approche hybride permettra à court terme de réduire les besoins en qubits physiques sur les machines quantiques.

Robert Marino, PDG de Qubit Pharmaceuticals, déclare : « Fin 2023, nous avions annoncé des calculs de chimie quantique sur 40 qubits. Quelques mois plus tard, nous parvenons à résoudre des équations qui nécessiteraient 250 qubits logiques. Une évolution extrêmement rapide qui confirme le potentiel à court terme des algorithmes hybrides HPC et quantiques au service de la découverte de médicaments. »

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 : « Ces travaux montrent bien la nécessité de progresser conjointement sur le développement du hardware et du software. C’est en réalisant des percées sur les deux fronts que nous pourrons rentrer dans l’ère de la “quantum utility” pour la découverte de médicaments à très court terme. »

Élisabeth Angel-Perez, vice-présidente Recherche et innovation de Sorbonne Université : « Ces nouvelles approches développées par Qubit Pharmaceuticals sont une illustration de l’engagement de Sorbonne Université au service de la société. La précision et la puissance des ordinateurs quantiques permettent un gain de performance majeur. Avec Qubit Pharmaceuticals, on mesure l’énorme potentiel du calcul théorique pour la chimie quantique. »

Sébastien Luttringer, Head of R&D de Scaleway : « Nous sommes fiers d'avoir participé à la percée algorithmique majeure de Qubit Pharmaceuticals avec le soutien de notre puissance de calcul GPU, la plus grande du cloud européen. Au-delà du défi matériel, nous devons développer la partie logicielle de l’informatique quantique, afin de résoudre des problèmes concrets. La stratégie pragmatique de Scaleway, avec l'introduction de son service de QaaS (Quantum as a Service), est de simplifier l'accès aux meilleures ressources pour faire émerger cette algorithmie de demain. »

### À propos de Qubit Pharmaceuticals
Qubit Pharmaceuticals a été fondée en 2020 avec la vision de codévelopper, avec les sociétés pharmaceutiques et biotechnologiques, de nouveaux médicaments plus efficaces et plus sûrs. Fruit de l’essaimage des travaux de recherches de cinq scientifiques de renommées internationales - 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) -, Qubit Pharmaceuticals s’appuie sur sa plateforme Atlas pour découvrir de nouveaux médicaments grâce à la simulation et la modélisation moléculaire accélérée par le calcul hybride HPC et quantique. L’équipe pluridisciplinaire, dirigée par le PDG Robert Marino, et les fondateurs sont basés en France au sein de la pépinière Paris Santé Cochin et aux États-Unis à Boston. Pour plus d'informations, ou pour rejoindre une équipe ambitieuse, visitez le site [www.qubit-pharmaceuticals.com](https://www.qubit-pharmaceuticals.com)

### À propos de Sorbonne Université
Sorbonne Université est une université pluridisciplinaire de recherche intensive de rang mondial couvrant les champs disciplinaires des lettres et humanités, de la santé, et des sciences et ingénierie. Ancrée au cœur de Paris et présente en région, Sorbonne Université compte 55 000 étudiants, 7 300 personnels d’enseignement et de recherche, et plus d’une centaine de laboratoires. Aux côtés de ses partenaires de l’Alliance Sorbonne Université, et via ses instituts et initiatives pluridisciplinaires, elle conduit et programme des activités de recherche et de formation afin de renforcer sa contribution collective aux défis de trois grandes transitions : approche globale de la santé (One Health), ressources pour une planète durable (One Earth), sociétés, langues et cultures en mutation (One Humanity). Sorbonne Université est investie dans les domaines de l’innovation et de la deeptech avec la Cité de l’innovation Sorbonne Université, plus de 15 000 m2 dédiés à l’innovation, l’incubation et au lien entre recherche et entrepreneuriat mais aussi Sorbonne Center of Artificial Intelligence (SCAI), une « maison de l’IA » en plein cœur de Paris, pour organiser et rendre visible la recherche multidisciplinaire en IA. Sorbonne Université est également membre de l'Alliance 4EU+, un modèle novateur d’université européenne qui développe des partenariats stratégiques internationaux et promeut l’ouverture de sa communauté sur le reste du monde. [www.sorbonne-universite.fr](https://www.sorbonne-universite.fr)

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Depuis 1999, Scaleway, fournisseur cloud du Groupe iliad, propose des solutions cloud adaptées à tous les sec-teurs industriels, avec un focus sur une expérience utilisateur exceptionnelle. Chez Scaleway, nous offrons une gamme complète de produits cloud et IA, ainsi que des services managés. Scaleway garantit un environnement sécurisé et fiable pour répondre aux besoins des clients les plus exigeants en Europe.

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Créé par les pouvoirs publics en 2007, GENCI est une grande infrastructure de recherche publique qui vise à démocratiser l'usage de la simulation numérique par le calcul haute performance associé à l'utilisation de l'intelligence artificielle, et maintenant de l'informatique quantique, pour soutenir la compétitivité scientifique et industrielle française. GENCI est chargé de trois missions : - Mettre en œuvre la stratégie nationale de mise à disposition de moyens de calcul haute performance, de stockage et de traitement de données massives associées aux technologies de l'IA au profit de la recherche scientifique ouverte française en lien avec les trois centres de calcul nationaux. - Soutenir la création d'un écosystème HPC intégré au niveau national et européen. - Promouvoir la simulation numérique par le calcul intensif à l'échelle de la recherche académique et de l'industrie.

GENCI est une société civile, détenue à 49% par le gouvernement français, représenté par le ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche, à 20% par le CEA, à 20% par le CNRS, à 10% par les Universités représentées par France Université et à 1% par Inria.

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