IBM voit grand pour ses calculateurs quantiques. L’américain a dévoilé, le 15 septembre, sa feuille de route pour les prochaines années. Dans un post de blog, le vice-président d’IBM Quantum Jay Gambetta a annoncé vouloir créer un ordinateur quantique de 1 121 qubits d’ici fin 2023. "C’est ambitieux, mais nous sommes persuadés d’y parvenir dans les temps, affirme Olivier Hess, directeur du hub quantique d’IBM à Montpellier (Hérault). Depuis 2016, nous avons atteint une maturité technologique qui nous permet de savoir où nous serons dans trois ans."
Pour le moment, le calculateur quantique le plus développé de la marque, dévoilé en septembre, ne compte que 65 bits quantiques. Appelé Colibri, il devrait précéder Aigle (127 qubits, prévu en 2021) et Balbuzard (433 qubits, 2022). Viendra ensuite Condor : un calculateur de 1 121 qubits, attendu pour la fin 2023. "IBM fait face à plusieurs enjeux pour y parvenir, rappelle Olivier Ezratty, consultant et auteur de Comprendre l’informatique quantique. Il doit notamment réduire au maximum le taux d’erreur de ses qubits et assurer leur maintien à une température proche du zéro absolu."
Le défi du froid
Deux défis importants, alors que les machines les plus fiables de la firme ne peuvent pas enchaîner plus de 20 calculs sans erreur. "Le taux d’erreur actuel demande de fabriquer 10 000 qubits pour en obtenir… 1 seul réellement fonctionnel, estime l’expert. Le taux d’erreur qu’ils visent ferait tomber ce chiffre de 10 000 à 1 000." Pour y parvenir, le constructeur continue d’explorer la technologie des qubits supraconducteurs. "C’est l’approche la plus ancienne et la plus opérationnelle, argue Olivier Ezratty. Mais c’est aussi celle où le passage à l’échelle est le plus délicat." Et pour cause, le fait d’ajouter des qubits sur une puce de ce type entraîne… une augmentation des taux d’erreur.
Ce défi relevé, les machines d’IBM auront toujours l’obligation d’être refroidies à l’extrême pour fonctionner. C’est dans cette optique que l’américain a présenté Goldeneye, un "super-réfrigérateur" de 3 mètres de hauteur et 2 mètres de diamètre, capable d’accueillir un ordinateur de plusieurs milliers de qubits. Mais cela ne suffira pas à rester au frais, selon le consultant. "Actuellement, les ordinateurs quantiques sont composés d’une forêt de fils, reliés à l’extérieur d’un réfrigérateur pour maîtriser les qubits, explique-t-il. Il va falloir miniaturiser et transférer ce système de contrôle à l’intérieur du cryostat, pour limiter l’échauffement du dispositif."
Face à la concurrence
IBM considère le seuil des 1 000 qubits comme une étape précédant un véritable passage à l’échelle : celui des systèmes comportant plusieurs millions de bits quantiques. "L’objectif est d’avoir 1 000 qubits, chacun corrigé par 1 000 qubits, explique Olivier Hess. Ces machines intégrant la correction d’erreur constituent l’étape d’après." Ces calculateurs, dits machines universelles quantiques, commenceront à être envisagées après 2023. C’est un objectif que Google compte lui aussi dépasser : il se donne dix ans pour cela, sans détailler de feuille de route.
Mais ces géants du quantique ne sont pas les seuls à vouloir multiplier les capacités de leurs systèmes. "La start-up française Pasqal compte déjà près de 100 qubits dans certains systèmes et vise les 1 000 dans les années à venir, rappelle Olivier Ezratty. La start-up PsiQuantum, elle, vise le million dans les cinq prochaines années."
Volume quantique et topologie
Autant de chiffres, d’annonces et d’objectifs qu’il est délicat de comparer. Chacune de ces entreprises envisage une approche différente de l’informatique quantique, développant donc des qubits plus ou moins efficaces, additionnables ou contrôlables. Ce faisant, un qubit d’IBM n’équivaut pas à un qubit de Google ou de D-Wave, start-up qui a déjà construit un système de 2 000 qubits. "Nous savons qu’il faut beaucoup de qubits pour démontrer un avantage quantique, avance Olivier Hess. Mais il faut aussi que ces qubits soient de bonne facture : c’est pour cela que nous avons créé le volume quantique, une unité de mesure de performance."
Avec un volume quantique de 64, IBM possède le calculateur quantique le plus performant à ce jour (et selon ce barème) avec Honeywell. Et compte doubler ce nombre tous les ans. Preuve des disparités : Honeywell a atteint ce niveau avec seulement 6 qubits, alors que la machine d’IBM du même volume en compte… 27. "Honeywell atteint ce volume quantique car ses qubits sont très fiables, décrypte Olivier Ezratty. Ils ont une meilleure profondeur de calcul : ils peuvent enchaîner davantage de calculs sans erreur."
Mais, selon l’expert, cette unité de mesure ne suffit pas à estimer précisément la valeur d’un calculateur quantique. "Il faut prendre en compte le nombre de qubits et leur fidélité, mais aussi leur topologie, argue le consultant. Car la manière dont les qubits sont reliés entre eux joue un rôle important dans leur fonctionnement." Autant d’éléments qu’il faudra prendre en compte, en 2023, lorsqu’il faudra évaluer le succès – ou l’échec – d’IBM. Et de ses nombreux concurrents.
