IBM promet un ordinateur quantique de 1000…qubit quantum computer-a milestone-by 2023

Depuis 20 ans, les scientifiques et les ingénieurs disent qu' »un jour », ils construiront un ordinateur quantique à part entière capable d’effectuer des calculs utiles qui dépasseraient n’importe quel superordinateur conventionnel. Mais les machines actuelles ne contiennent que quelques dizaines de bits quantiques, ou qubits, ce qui est trop peu pour faire quoi que ce soit d’éblouissant. Aujourd’hui, IBM a concrétisé ses aspirations en annonçant publiquement une « feuille de route » pour le développement de ses ordinateurs quantiques, dont l’objectif ambitieux de construire un ordinateur contenant 1000 qubits d’ici 2023. Le plus grand ordinateur quantique actuel d’IBM, révélé ce mois-ci, contient 65 qubits.

« Nous sommes très enthousiastes », déclare Prineha Narang, cofondatrice et directrice technologique d’Aliro Quantum, une startup spécialisée dans le code qui aide les logiciels de plus haut niveau à fonctionner efficacement sur différents ordinateurs quantiques. « Nous ne connaissions pas les étapes et les chiffres spécifiques qu’ils ont annoncés », ajoute-t-elle. Le plan prévoit la construction de machines de taille intermédiaire de 127 et 433 qubits en 2021 et 2022, respectivement, et envisage de poursuivre avec une machine d’un million de qubits à une date non précisée. Dario Gil, directeur de la recherche chez IBM, se dit convaincu que son équipe pourra respecter le calendrier. « Une feuille de route est plus qu’un plan et une présentation PowerPoint », dit-il. « C’est de l’exécution. »

IBM n’est pas la seule entreprise à avoir une feuille de route pour construire un ordinateur quantique à part entière – une machine qui profiterait des règles étranges de la mécanique quantique pour passer en trombe certains calculs qui ne font que dépasser les ordinateurs conventionnels. Au moins en termes de relations publiques, IBM a rattrapé Google, qui a fait les gros titres il y a un an en annonçant que ses chercheurs avaient utilisé leur ordinateur quantique de 53 qubits pour résoudre un problème abstrait particulier qui, selon eux, dépasserait n’importe quel ordinateur conventionnel – franchissant ainsi une étape connue sous le nom de suprématie quantique. Google a son propre plan pour construire un ordinateur quantique d’un million de qubits d’ici 10 ans, comme Hartmut Neven, qui dirige l’effort d’informatique quantique de Google, l’a expliqué dans une interview en avril, bien qu’il ait refusé de révéler un calendrier spécifique pour les avancées.

Le calendrier déclaré d’IBM s’accompagne d’un risque évident que tout le monde sache s’il manque ses jalons. Mais l’entreprise a décidé de révéler ses plans afin que ses clients et collaborateurs sachent à quoi s’attendre. Des dizaines de startups d’informatique quantique utilisent les machines actuelles d’IBM pour développer leurs propres produits logiciels, et le fait de connaître les jalons d’IBM devrait aider les développeurs à mieux adapter leurs efforts au matériel, dit Gil.

Une entreprise qui se joint à ces efforts est Q-CTRL, qui développe des logiciels pour optimiser le contrôle et les performances des qubits individuels. L’annonce d’IBM montre aux investisseurs en capital-risque que la société est sérieuse dans le développement de cette technologie difficile, dit Michael Biercuk, fondateur et PDG de Q-CTRL. « Il est pertinent de convaincre les investisseurs que ce grand fabricant de matériel informatique pousse fort sur ce sujet et investit des ressources importantes », dit-il.

Une machine à 1000 qubits est une étape particulièrement importante dans le développement d’un ordinateur quantique à part entière, disent les chercheurs. Une telle machine serait encore 1000 fois trop petite pour réaliser tout le potentiel de l’informatique quantique – comme casser les systèmes de cryptage actuels d’Internet – mais elle serait suffisamment grande pour repérer et corriger les myriades d’erreurs qui affectent habituellement les bits quantiques pointilleux.

Un bit dans un ordinateur ordinaire est un interrupteur électrique qui peut être réglé sur zéro ou un. En revanche, un qubit est un dispositif quantique – dans les machines d’IBM et de Google, chacun est un minuscule circuit de métal supraconducteur refroidi à un niveau proche du zéro absolu – qui peut être réglé sur zéro, un ou, grâce aux règles étranges de la mécanique quantique, zéro et un en même temps. Mais la moindre interaction avec l’environnement a tendance à déformer ces états délicats de deux fois un, aussi les chercheurs ont-ils mis au point des protocoles de correction d’erreurs pour diffuser des informations ordinairement codées dans un seul qubit physique à plusieurs d’entre eux de manière à ce que l’état de ce « qubit logique » puisse être maintenu indéfiniment.

Avec leur projet de machine à 1121 qubits, les chercheurs d’IBM seraient en mesure de maintenir une poignée de qubits logiques et de les faire interagir, explique Jay Gambetta, un physicien qui dirige les efforts d’IBM en matière d’informatique quantique. C’est exactement ce qu’il faudra pour commencer à fabriquer un véritable ordinateur quantique doté de milliers de qubits logiques. Une telle machine marquerait un « point d’inflexion » dans lequel l’attention des chercheurs passerait de la lutte contre le taux d’erreur des qubits individuels à l’optimisation de l’architecture et des performances du système tout entier, selon Gambetta.

IBM prépare déjà un réfrigérateur jumbo à hélium liquide, ou cryostat, pour contenir un ordinateur quantique avec 1 million de qubits. La feuille de route d’IBM ne précise pas quand une telle machine pourrait être construite. Mais si les chercheurs de l’entreprise parviennent réellement à construire un ordinateur de 1 000 qubits dans les deux prochaines années, cet objectif ultime paraîtra bien moins fantaisiste qu’il ne l’est aujourd’hui.