IQM Quantum Computers et Deutsche Bahn ont testé un algorithme hybride combinant informatique quantique et calcul classique afin d’améliorer la planification des circulations ferroviaires. L’expérimentation s’est appuyée sur des données opérationnelles réelles du réseau allemand.
Les chercheurs ont travaillé sur un programme comprenant 190 trajets répartis entre cinq villes allemandes, représentant environ 98.500 cycles possibles. Face à la complexité du problème, les deux partenaires ont développé une architecture capable de diviser les calculs en plusieurs sous-ensembles plus faciles à traiter.
Le dispositif repose notamment sur le Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA). Dans ce modèle, l’ordinateur quantique résout certaines parties ciblées du problème, tandis qu’un système informatique classique coordonne l’ensemble du processus à grande échelle.
Un calcul réalisé sur du matériel quantique existant
Selon IQM, l’un des principaux enseignements de l’étude réside dans la capacité de l’algorithme à produire des solutions exploitables avec les technologies quantiques actuellement disponibles.
L’ensemble du processus, depuis la formulation du problème jusqu’à l’obtention d’un résultat utilisable, a été exécuté sur un ordinateur quantique conçu par IQM. Les partenaires estiment ainsi qu’il n’est pas nécessaire d’attendre l’arrivée de machines quantiques entièrement tolérantes aux erreurs pour expérimenter ce type d’application.
Les tests ont également mis en évidence une relation entre la taille des sous-problèmes confiés au processeur quantique et la qualité des solutions obtenues. Autrement dit, les performances du système pourraient progresser à mesure que les ordinateurs quantiques gagneront en puissance, sans qu’il soit nécessaire de repenser toute l’architecture.
Des applications possibles au-delà du ferroviaire
La méthode développée avec Deutsche Bahn pourrait être transposée à d’autres secteurs confrontés à des problèmes complexes d’optimisation, notamment la logistique, l’énergie, l’industrie ou encore la gestion des chaînes d’approvisionnement.
Cette première expérimentation portait sur une planification réalisée dans des conditions connues et relativement stables. À terme, les chercheurs envisagent également une utilisation pour gérer des perturbations en temps réel, avec des décisions prises en quelques minutes plutôt qu’en plusieurs heures.
Pour Inés de Vega, directrice scientifique d’IQM Quantum Computers, cette collaboration montre que les systèmes quantiques hybrides peuvent déjà être mobilisés sur des problématiques opérationnelles de grande ampleur.
De son côté, Manfred Rieck, responsable des technologies quantiques chez Deutsche Bahn, considère que cette expérimentation constitue une nouvelle étape vers un véritable avantage quantique dans les environnements mêlant calcul haute performance et informatique quantique.
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