Informatique
Le chaînage de plusieurs ordinateurs quantiques est-il possible ? Les chercheurs ont une réponse
Ajouter Securities.io à vos sources préférées sur Google
Mise à l’échelle de l’informatique quantique
Quantum computers are expected to one day become the core technology for advanced computation within biotechnology, material sciences, finances, cryptography, and other complex systems that silicon-based computers struggle to deal with.
Cependant, deux facteurs ont freiné la généralisation des ordinateurs quantiques.
Le premier est que plus il y a de qubits (l’équivalent quantique d’un bit binaire) dans un système, plus le taux d’erreur augmente, toute instabilité déclenchant un effet domino.
Cela pourrait bientôt appartenir au passé, grâce aux récents progrès réalisés par Google (GOOGL ) et sa puce Willow, qui obtient un taux d’erreur décroissant à mesure que l’on ajoute des qubits.
L’autre problème est qu’il existe probablement une limite de taille à la taille qu’un ordinateur quantique individuel peut atteindre, de la même manière qu’une puce en silicium ne peut devenir indéfiniment puissante avant de rencontrer des problèmes d’alimentation, de surchauffe, etc.
Cela aussi pourrait être résolu, grâce aux travaux de chercheurs de l’Université d’Oxford. Ils ont réussi à créer un réseau d’ordinateurs quantiques distribués, similaire au fonctionnement des serveurs utilisant des puces en silicium, ouvrant potentiellement la voie aux superordinateurs quantiques.
Ils ont annoncé leurs résultats dans la prestigieuse revue Nature, sous le titre « Calcul quantique distribué via un lien de réseau optique»1.
Connecter les ordinateurs quantiques
Actuellement, les ordinateurs quantiques fonctionnent comme des unités isolées, contenant quelques centaines voire peut‑être mille qubits pour les plus avancés.
Le problème est que les agrandir est incroyablement complexe, car plus le système est grand, plus les instabilités et les perturbations de l’environnement peuvent perturber les effets quantiques dont l’ordinateur dépend.
Parallèlement, les calculs utiles nécessiteront probablement des millions de qubits, menant l’industrie vers une impasse potentielle. Du moins, tant que les ordinateurs quantiques ne peuvent pas être interconnectés.
Et cela est plus facile à dire qu’à faire, car les ordinateurs quantiques sont très différents des puces en silicium. Dans les ordinateurs traditionnels, le 0 et le 1 sont des signaux électriques qui peuvent être transmis à une autre machine relativement facilement.
Pour les ordinateurs quantiques, c’est l’état quantique même des qubits qui doit être communiqué. Ces états quantiques sont difficiles à maintenir stables en dehors de conditions très spécifiques, généralement impliquant des températures ultra‑basses, à peine quelques degrés au-dessus du zéro absolu.
Exploiter la téléportation quantique
Expérience précédente de téléportation quantique
En janvier 2025, nous avons signalé la première indication que la téléportation quantique dans la fibre optique était possible. Il semblait même que cela pouvait être réalisé dans des réseaux de fibre optique ordinaires aux côtés des flux de données « normaux ».
Bien que cela ressemble à un concept fantaisiste tiré d’un film de science‑fiction, la téléportation quantique est en réalité un phénomène réel étudié depuis des décennies.
Cela se produit lorsque deux particules différentes sont « appariées/louées » ensemble, ce que l’on appelle l’intrication quantique.
Dans ce cas, lorsque deux particules sont liées, quelle que soit la distance qui les sépare, elles échangent des informations sur de grandes distances — sans les transporter physiquement. Dans certains cas, il pourrait même être possible que l’échange d’informations se produise plus rapidement que la vitesse de la lumière, ce qui est théoriquement impossible.
Ce fut une première étape très importante, car elle indiquait que nous n’aurions pas besoin de nouvelles technologies, les câbles pouvant réaliser la téléportation quantique entre ordinateurs quantiques.
Mais il ne s’agissait pas encore d’une connexion directe entre deux ordinateurs quantiques.
Connecter les qubits
C’est l’étape réalisée par les chercheurs d’Oxford. Ils ont utilisé des fibres optiques pour connecter les qubits entre eux et les rendre intriqués, en utilisant des photons (particules de lumière).
Source: Nature
Dans l’expérience de laboratoire, les modules étaient séparés d’environ 2 mètres, chacun contenant des réseaux dédiés et des qubits de circuit. Mais des distances plus longues pourraient également être atteintes.
En ajustant soigneusement ces interactions, nous pouvons exécuter des portes logiques quantiques – les opérations fondamentales de l’informatique quantique – entre des qubits hébergés dans des ordinateurs quantiques séparés.
Cette percée nous permet de « câbler » efficacement des processeurs quantiques distincts en un seul ordinateur quantique entièrement connecté.
Source: Nature
Le type d’ordinateur quantique utilisé était des modules à ions piégés. Les ordinateurs quantiques à ions piégés contiennent généralement beaucoup moins de qubits, mais avec une fiabilité et une efficacité bien supérieures, un nombre comparable de qubits offrant des résultats 100 à 1 000 fois plus fiables que d’autres méthodes d’informatique quantique.
Source: Quantinuum
Haute efficacité
L’intrication entre les qubits du réseau a atteint une fidélité de 86 %.
Lors de l’exécution de l’algorithme de recherche de Grover, un benchmark utile où les ordinateurs quantiques surpassent radicalement les ordinateurs classiques, le taux de réussite était de 71 %.
L’algorithme de recherche de Grover recherche un élément particulier dans un vaste ensemble de données non structuré beaucoup plus rapidement qu’un ordinateur ordinaire, en utilisant les phénomènes quantiques de superposition et d’intrication pour explorer de nombreuses possibilités en parallèle.
C’est remarquablement élevé, surtout si l’on considère qu’il s’agit d’une première réalisation avant toute optimisation ou amélioration de la méthode.
Impact de cette découverte
Superordinateurs quantiques ?
Cela ouvre la voie à une méthode totalement différente de construction des ordinateurs quantiques, imitant la façon dont les superordinateurs sont assemblés à partir de sous‑systèmes séparés qui communiquent leurs calculs entre eux.
Un tel système serait également remarquablement modulaire, au lieu de nécessiter un ordinateur quantique centralisé massif et de plus en plus complexe.
En interconnectant les modules à l’aide de liaisons photoniques, le système gagne en flexibilité précieuse, permettant de mettre à jour ou de remplacer les modules sans perturber l’ensemble de l’architecture.
Source: Nature
Rebond de la technologie à ions piégés
Jusqu’à présent, la technologie à ions piégés était la plus fiable et la plus proche d’une utilisation pratique, mais limitée par la difficulté d’ajouter davantage de qubits à un système donné. Pour cette raison, on s’attendait à ce que d’autres systèmes utilisant des qubits supraconducteurs constituent la forme finale d’ordinateur quantique.
Si la technologie à ions piégés peut surmonter cette limite grâce à un meilleur réseau, cela pourrait ne plus être vrai. Cela rendrait les entreprises spécialisées dans ce domaine beaucoup plus attrayantes pour les investisseurs.
Entreprise d’informatique quantique à ions piégés
IonQ
IonQ est une entreprise d’informatique quantique utilisant la technologie à ions piégés, fondée par des scientifiques pionniers du domaine issus de l’Université du Maryland et de l’Université Duke. Elle a été introduite en bourse sur le NYSE en 2021.
Les plateformes d’informatique quantique d’IonQ sont capables de produire un résultat avec une fidélité de 99,9 %. Elles utilisent actuellement une chaîne de 64 ions baryum, générant un qubit algorithmique (AQ) de 36. L’organisation en chaîne permet un calcul beaucoup plus rapide que d’autres conceptions à ions piégés sans perdre en fidélité.
Source: IonQ
IonQ a acquis Qubitekk en janvier 2025, ajoutant à ses opérations l’équipe de l’entreprise et 118 brevets. La spécialité de Qubitekk réside dans les réseaux quantiques, utilisant des interconnexions photoniques, permettant des clusters quantiques et faisant progresser les capacités d’Internet quantique.
Les réseaux quantiques devraient faciliter des communications hautement sécurisées et, en fin de compte, permettre l’informatique quantique distribuée. Étant donné la rapidité d’évolution du domaine, l’expertise et les droits de propriété intellectuelle sur ce sujet pourraient s’avérer cruciaux pour l’avenir d’IonQ.
IonQ développe également un partenariat avec NKT Photonics (NKT.CO) pour aider à développer les futurs ordinateurs quantiques prêts pour les centres de données.
IonQ collabore également avec Imec sur les circuits intégrés photoniques et la technologie de piège d’ions à l’échelle de la puce afin d’augmenter le nombre de qubits de l’entreprise ainsi que la taille et le coût du système.
Au lieu de développer son propre SDK (Software Development Kit), l’entreprise prend en charge tous les principaux SDK simultanément et s’associe à de nombreuses entreprises leaders pour développer de nouvelles applications d’informatique quantique.
Source: IonQ
IonQ est l’action la plus proche d’une pure société d’informatique quantique pour les investisseurs qui ne s’intéressent pas aux activités principales d’autres leaders comme Google, Intel (INTC ), IBM ou Honeywell.
Ainsi, avec son concurrent Quantinuum, filiale de Honeywell (HON ), IonQ se rapproche du développement d’ordinateurs quantiques commerciaux, en se concentrant sur des systèmes à ions piégés à haute fidélité et à nombre de qubits réduit.
Son succès précoce l’a aidée à bâtir un solide réseau de partenariats avec d’autres innovateurs en informatique quantique afin de faire progresser cette technologie, avec un recent re‑focus sur les ordinateurs quantiques en réseau.
Référence de l’étude :
1. Main, D., Drmota, P., Nadlinger, D.P., et al.(2025) Calcul quantique distribué via un lien de réseau optique. Nature 638, 383–388. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08404-x
