L'informatique quantique peut faciliter le traçage de rayons

L’informatique quantique peut faciliter le traçage de rayons

Une équipe internationale de chercheurs à travers le Royaume-Uni, les États-Unis et le Portugal pense avoir trouvé une réponse aux exigences de performances élevées du lancer de rayons. Et selon eux, la réponse réside dans un hybride d’algorithmes classiques de lancer de rayons avec l’informatique quantique. Selon le document de recherche (actuellement en préimpression), les charges de travail de traçage de rayons assistées par l’informatique quantique peuvent offrir une amélioration des performances allant jusqu’à 190 % en réduisant considérablement le nombre de calculs requis par chaque rayon, ce qui réduit considérablement les exigences de la technologie.

L’introduction du lancer de rayons dans les technologies graphiques a marqué une évolution significative dans la façon dont nous rendons les jeux. Et pourtant, son adoption et ses performances ont été relativement limitées par rapport au caractère révolutionnaire de cette technologie. Une partie de la raison provient des exigences matérielles et informatiques profondes du lancer de rayons, qui peuvent mettre à genoux même les GPU les plus puissants du monde. De plus, le besoin de matériel spécialisé exclut la plupart des utilisateurs de la technologie, à l’exception d’une mise à niveau discrète du GPU capable de gérer de telles charges de travail.

La montée en puissance actuelle des technologies de mise à l’échelle de tous les fournisseurs de GPU : DLSS de Nvidia, FSR 1.0 et FSR 2.0 d’AMD et le prochain XeSS d’Intel ont été principalement conçus pour compenser les pénalités de performances extrêmes qui découlent de l’activation du lancer de rayons. Ces technologies fonctionnent en réduisant la quantité de pixels rendus pour réduire la complexité de calcul d’une scène donnée avant d’appliquer un algorithme qui reconstruit l’image vers sa résolution de sortie ciblée. Cette approche n’est pas sans mise en garde, malgré les améliorations de la qualité d’image qui ont été continuellement intégrées à ces suites logicielles depuis leur introduction.

(Crédit d’image : vers le papier Quantum Ray Tracing)

Le document de recherche offre encore un autre moyen de réduire considérablement les dépenses de calcul du lancer de rayons. Les chercheurs ont finalement démontré leurs affirmations en rendant une petite image tracée par rayons 128×128 selon trois approches : rendu classique, rendu quantique non optimisé et rendu quantique optimisé. Les résultats parlent d’eux-mêmes : la technique de rendu classique nécessitait le calcul de 2 678 millions d’intersections de rayons sur cette minuscule image 3D (64 par rayon). La technique quantique non optimisée a presque réduit de moitié ce nombre, ne nécessitant que 33,6 évaluations d’intersection par rayon (pour un total de 1 366 millions d’intersections de rayons). Enfin, l’algorithme hybride quantique-classique optimisé a réussi à restituer la même image avec seulement 896 000 évaluations d’intersection, avec une moyenne de 22,1 par rayon – bien loin des 64 par rayon obtenus avec les techniques de rendu actuelles.

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