L’ère de l’ordinateur quantique tolérant aux fautes (FTQC), susceptible de produire le fameux avantage du calcul quantique sur le calcul classique, débutera chez IQM en 2030. C’est du moins l’ambition affichée par la deeptech finlandaise, qui a publié sa feuille de route le 13 novembre dernier.
IQM développe des unités de calcul quantique (QPU) fondés sur des qubits supraconducteurs, des transmons plus exactement, comme IBM et Google. Son lien avec la France se fait de plus en plus étroit, après l’ouverture d’un bureau parisien au printemps, la livraison cet été d’une machine de 5 qubits à Eviden et la future implantation d’une usine à Grenoble en 2027/2028, en collaboration avec le CEA Leti.
L’ordinateur FTQC prévu en 2030 comporterait au moins 240 qubits logiques, pour un total de 40000 qubits physiques. Un qubit logique, résistant aux erreurs (qui provoquent une décohérence de l’état quantique), est indispensable au bon déroulement d’un calcul quantique. Il est formé à partir de plusieurs centaines de qubits physiques, auxquels un code de correction d’erreur est appliqué.
Une erreur toutes les 10 millions d'opérations
Pour cette machine, IQM indique un taux d’erreur de 10-7, soit une erreur probable toutes les 10 millions d’opérations. Selon la feuille de route du finlandais, ce serait un minimum pour les premières applications intensives que le calcul quantique promet d’accélérer, comme la simulation des propriétés de nouveaux matériaux.
Cependant, un taux d’erreur de 10-9 et plusieurs milliers de qubits logiques semblent des conditions plus raisonnables, selon certaines études estimant les ressources nécessaires pour des applications industrielles. Ce qui n’arrivera pas chez IQM avant 2033.
Aujourd’hui, les machines IQM les plus avancées, dites bruitées, sont dotées de 54 qubits. Quant à la fidélité des opérations (l’inverse du taux d’erreur), elle n’atteint que 99,9% (l’état de l’art en matière de calcul quantique) sur des portes logiques à deux qubits, soit une erreur toutes les 1000 opérations. On mesure l’écart entre la réalité et les performances espérées à l’avenir, et donc la somme de travail à accomplir en R&D d’ici là…
IQM La feuille de route d'IQM, publiée le 13 novembre 2024.
Avant 2030, un jalon majeur doit déjà survenir en 2027 : le premier QPU équipé de qubits logiques (de 4 à 36 selon le document d’IQM, pour un millier de qubits physiques). Son architecture sera singulière, fruit de la « fusion » entre les topologies en grille et en étoile que la deeptech a conçues jusqu’alors.
La première, classique, est comparable à ce que propose IBM par exemple : les qubits sont organisés selon une grille 2D et l’intrication entre qubits voisins (nécessaire au calcul quantique) est contrôlée par un coupleur réglable (tunable coupler), un résonateur basé aussi sur un transmon. Elle est compatible avec le code de surface, le code de correction d’erreur le plus utilisé pour les qubits supraconducteurs.
Démontrer la correction d'erreurs
Mais IQM se démarque avec une autre topologie : l’arrangement des qubits est semblable à une étoile à six branches, centrée sur un coupleur réglable. L’idée est d’augmenter la connectivité des qubits, de manière à pouvoir complexifier les algorithmes quantiques exécutables et à réduire les risques d’erreurs. Un ordinateur à 6 qubits est disponible dans le cloud, offrant la possibilité aux chercheurs de tester cette architecture.
Avec ce QPU hybride, IQM a l’intention de démontrer l’intégration d’un code de correction d’erreur de type LDPC (low density parity check), utilisé couramment dans les télécommunications classiques. Un qubit logique repose alors sur un nombre plus restreint de qubits physiques que ce que le code de surface demande. La deeptech Alice&Bob, en France, est également partisane du code LDPC pour ses futurs ordinateurs quantiques.
