Centres de données quantiques stratosphériques : le prochain nuage

Et si le terme « cloud computing » devenait littéral ? Des scientifiques explorent cette possibilité. déployer Des ordinateurs de pointe dans la stratosphère pour résoudre l'un des problèmes fondamentaux de l'informatique quantique.

Si elle est déployée, cette unique manière à résoudre Ce problème peut permettre de réaliser des économies sur les coûts de refroidissement et de tout changer. Guide we savoir et pense of « Informatique en nuage. »

Le coût croissant du refroidissement des centres de données quantiques

Ordinateurs quantiques Ces un type d'ordinateur qui utilise La mécanique quantique permet d'effectuer des calculs complexes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques.

Contrairement aux ordinateurs classiques, qui stockent et traitent les données par bits (c'est-à-dire des zéros ou des uns), les ordinateurs quantiques utilisent des qubits qui peuvent exister simultanément dans plusieurs états, un phénomène appelé superposition, et qui peuvent également être liés entre eux, un phénomène appelé interconnexion. appelé enchevêtrement. Ces propriétés permettent aux ordinateurs quantiques d'explorer simultanément de nombreuses possibilités.

Utilisant les qubits comme unité de données fondamentale, les ordinateurs quantiques peuvent effectuer des calculs parallèles avancés et bénéficier d'une capacité de stockage considérablement accrue. Les qubits, cependant, sont très sensibles au bruit environnemental, tel que chaleur, vibrations et interférences électromagnétiques.

Elles sont simplement très fragiles, elles sont donc maintenues à des températures extrêmement basses afin d'éviter les erreurs dues au bruit et de garantir leur bon fonctionnement..

La plupart des systèmes quantiques fonctionnent en réalité à des températures aussi basses que quelques mK à 10 K.

Ainsi, tandis que les centres de données quantiques (QDC) ont le potentiel de accomplir une tâche deux fois plus vite que a traditionnel UN, ils consomment Dix fois plus d'énergie grâce à l'utilisation de Systèmes de refroidissement cryogéniques énergivores.

En conséquence, là is un besoin à regarder dans le QDCs' aspects thermodynamiques en ordre à réduire le consommation d'énergie de refroidissement of ces centres de données.

Parmi les principales techniques de refroidissement utilisées dans les centres de données pour les puces quantiques, on trouve le refroidissement laser, la réfrigération par dilution et la réfrigération par tube pulsé, tandis que des technologies avancées telles que l'utilisation de l'effet magnétocalorique (un phénomène dans lequel les matériaux magnétiques chauffent lorsqu'un champ magnétique est appliqué et se refroidissent lorsque le champ est supprimé) dans les supersolides gagnent également du terrain.

Une autre technique consiste à immerger des circuits quantiques dans le fluide cryogénique rare hélium-3., qui devient un superfluide à des températures extrêmement basses et présente des propriétés quantiques uniques.

Néanmoins, obtenir et maintenir des environnements cryogéniques pour les qubits exige le coût et l'énergie considérables constituent un obstacle majeur à l'informatique quantique adoption et mise à l'échelle up cette technologie émergente rapide.

Ce appelle à des approches d'ingénierie innovantes capables de permettre un calcul quantique à haute performance.

Une étude menée par des chercheurs de KAUST propose justement le déploiement de processeurs quantiques sur des plateformes stratosphériques à haute altitude (HAP). Ces processeurs seront embarqués sur des dirigeables volant dans l'atmosphère. à travers la stratosphère à une altitude d'environ 20 kilomètres (12.4 miles), où la température ambiante est de -50°C (environ -58 °F). 

En tirant parti de ces conditions naturellement froides, les chercheurs visent à réduire considérablement les besoins en refroidissement des QDC et à permettre une informatique quantique durable et performante.

Transformer des dirigeables en centres de données cryogéniques alimentés à l'énergie solaire

La nouvelle proposition des chercheurs de l'université d'Arabie saoudite L'Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST)), publié dans la revue npj Wireless Technology¹, décrit un nouveau cadre pour le déploiement d'ordinateurs quantiques dans la stratosphère à l'aide de dirigeables, ou ballons dirigeables.

Cela démontre également que leur approche unique de l'informatique quantique verte et déployable de manière flexible dans la haute atmosphère offre efficacité énergétique supérieure. De plus, le système offre de meilleures performances de calcul. que les centres de données terrestres traditionnels.

« En opérant au-dessus des nuages ​​et des systèmes météorologiques, le dirigeable bénéficie d'un rayonnement solaire prévisible et sans obstacle. »

– Basem Shihada, de l’université KAUST, est l’auteur principal de l’étude.

Afin de tirer parti des conditions froides of dans la stratosphère, l'équipe propose des plateformes de haute altitude compatibles avec l'informatique quantique (QC-HAPs). Ces dirigeables stratosphériques accueilleront les dispositifs quantiques enfermés dans des cryostats afin de maintenir la température cryogénique requise. 

Oui, des cryostats sont toujours nécessaires pour maintenir les états quantiques, mais à une telle altitude, les températures ambiantes naturellement basses réduisent considérablement l'énergie nécessaire au refroidissement cryogénique. 
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De plus, les dirigeables seront équipés de panneaux solaires pour convertir la lumière du soleil en énergie électrique et de batteries lithium-soufre pour assurer un fonctionnement sans faille de nuit et par mauvais temps.

Selon l'article, les rayons cosmiques, particules de haute énergie produites par le soleil, auraient un impact négligeable sur la fiabilité des systèmes informatiques quantiques stratosphériques, confirmant ainsi la viabilité stratosphérique de la plateforme. 

Les QC-HAP positionnés dans le ciel seront être lié aux centres de données quantiques sur terre.

Pour cela, les HAP transmettraient des informations encodées sous forme d'ondes lumineuses. via Communication optique en espace libre (FSO). En cas de ciel nuageux, des liaisons radiofréquences serviront de solution de secours.

Pour éviter la dégradation et la décohérence du signal lors de la transmission des données à travers l'atmosphère, l'équipe suggère d'utiliser des plateformes intermédiaires embarquées sur des ballons à des altitudes plus basses. comme stations relais.

L'avantage majeur des QC-HAP réside dans leur capacité à être déployés là où le besoin se fait sentir, que ce soit dans les zones à forte demande ou dans les régions isolées. Cette flexibilité permet d'étendre la couverture en informatique quantique, de réduire les goulots d'étranglement et la latence.

De plus, ils peuvent être reliés entre eux pour augmenter la puissance de calcul globale, formant ainsi « une flotte dynamique capable de fournir des services de calcul quantique évolutifs et à la demande dans le monde entier », a déclaré Wiem Abderrahim, co-auteur de l'étude et actuellement chercheur à l'Université de Carthage en Tunisie.

Cette architecture de constellation multi-HAP évolutive peut surmonter les limitations énergétiques individuelles et améliorer les avantages de calcul.

D'après les calculs des chercheurs, leur solution alimentée à l'énergie solaire pourrait réduire les besoins en refroidissement de 21 % par rapport aux centres d'informatique quantique équivalents situés au sol.

Les chercheurs ont appliqué cette approche à deux formes majeures d'informatique quantique en raison de leur maturité, de leur stabilité, de leur évolutivité et de leur temps de cohérence. La réduction des besoins en refroidissement varie selon l'architecture des qubits, car chaque type fonctionne à une température donnée. une plage de températures cryogéniques différente.

Une première approche utilise des qubits basés sur des ions piégés refroidis à environ 4 K (environ -269 °C). C'est celle qui a le plus bénéficié du concept QC-HAP. La seconde approche utilise des circuits supraconducteurs fonctionnant à des températures comprises entre 10 et 20 mK.

Leur analyse montre également que ces HAP à technologie quantique prennent en charge 30 % de qubits de plus que les QDC terrestres, tout en maintenant des taux d'erreur plus faibles, notamment grâce à l'utilisation de capacités matérielles avancées.

Outre les qubits, les économies d'énergie réalisées par le système quantique stratosphérique dépendent également de l'architecture du centre de données, comme le souligne l'étude..

Bien que puissant, ce concept futuriste est encore loin d'une mise en œuvre pratique, nécessitant des progrès significatifs dans le domaine du matériel informatique quantique, tels que des systèmes robustes pour identifier et corriger les erreurs, notamment lors de la transmission.

Il ya aussi des le les caractéristiques uniques de l'environnement stratosphérique, telles que les variations saisonnières de l'irradiance solaire et les conditions météorologiques qui influent sur l'énergie solaire captée et, par conséquent, affectent L'efficacité énergétique de la plateforme qu'ils proposent nécessite un examen attentif.

Les recherches futures devraient s'orienter vers l'analyse de l'influence des facteurs environnementaux sur les systèmes quantiques et sur Élaboration de conceptions robustes pour le déploiement concret de QC-HAP. 

« Nos prochaines étapes consistent à passer de la phase conceptuelle et analytique à des études davantage axées sur la mise en œuvre. »

– Osama Amin, co-auteur de l'étude

Pour l'avenir, les chercheurs prévoient que les solutions quantiques aériennes ne remplaceront pas les centres de données terrestres conventionnels, mais coexisteront avec eux dans un cadre de cloud computing hybride.

La course mondiale pour faire des ordinateurs quantiques une réalité

Tandis que les chercheurs explorent les plateformes quantiques célestes, les principaux acteurs de l'industrie continuent de développer le matériel nécessaire à l'ère quantique que ces plateformes pourront éventuellement prendre en charge. 

IBM (IBM + 0.34%), par exemple, fait partie des entreprises profondément impliquées dans le développement des ordinateurs quantiques, espérant livrer Starling, un ordinateur quantique tolérant aux pannes à grande échelle, avant la fin de la décennie.

Récemment, la société a annoncé le développement de nouvelles unités de traitement quantique (QPU) qui sont attendus pour aider le point de vue de atteindre l'avantage quantique ainsi que un ordinateur quantique totalement tolérant aux pannes.

Avec 120 qubits, IBM Quantum Nighthawk est ces premier nouveau processeur qui peut traiter Des calculs quantiques 30 % plus complexes que le précédent QPU d'IBM (R2 Heron). Chacun de ces qubits peut se connecter avec le plus proche quatre voisins grâce à coupleurs réglables. Ce cadre permettra aux scientifiques d'explorer des problèmes nécessitant 5 000 portes à deux qubits, IBM espérant que cela soit possible. avoir Les versions futures de Nighthawk livrer Jusqu'à 10 000 portes d'ici fin 2027.

IBM Loon est l'autre processeur plus petit. qui a 112 qubits et tous les éléments matériels nécessaires à une tolérance aux pannes totale pour faire face au taux de défaillance élevé en qubits. Ce Cela permettra à l'équipe d'apprendre en amont de Kookaburra, un autre processeur de démonstration, qui sera le premier QPU de conception modulaire capable de stocker et de traiter des informations encodées. devrait l'année prochaine.

De plus, IBM a indiqué que leur New format de La fabrication de processeurs quantiques sur une plaquette de 300 mm (12 pouces) divise par deux le temps nécessaire à leur fabrication, tout en augmentant leur puissance. le complexité physique de chips par 10x.

Alors que le matériel évolue rapidement, les délais de déploiement de la technologie quantique à grande échelle varient considérablement d'un leader du secteur à l'autre.

Les ordinateurs quantiques, selon Intel's (INTC -1.14%) L'ancien PDG, Pat Gelsinger, deviendra beaucoup plus rapidement une figure incontournable, d'ici deux ans environ, et marquera la fin des GPU. En attendant, Nvidia (NVDA + 1.02%), un acteur dominant sur le marché des GPU, a déclaré qu'il faudra deux décennies pour que l'informatique quantique se généralise.

« Nous entrons dans une décennie ou deux des plus passionnantes pour les technologues », a déclaré Gelsinger dans une interview accordée au FT. Il a également qualifié l'informatique quantique de « sainte trinité » de le informatique world, parallèlement à l'informatique classique et à l'informatique basée sur l'IA.

Mais si Gelsinger pense lui aussi qu'une « percée quantique » fera éclater la bulle de l'IA, Sundar Pichai de Google y voit quant à lui le prochain boom de l'IA.

Le PDG de la troisième plus grande entreprise mondiale by Dans une récente interview, une entreprise dont la capitalisation boursière s'élève à 3 860 milliards de dollars a déclaré que l'informatique quantique approchait rapidement d'un moment décisif similaire à celui qu'a connu l'IA il y a quelques années.

« Je dirais que l'informatique quantique est là où l'IA se situait peut-être il y a cinq ans. Je pense donc que d'ici cinq ans, nous entrerons dans une phase très passionnante de l'informatique quantique. »

– Pichai

Et Google se positionne de manière proactive pour anticiper ce changement. Selon Pichai :

« Nous menons les efforts les plus avancés au monde en matière d'informatique quantique… la construction de systèmes quantiques, je pense, nous aidera à mieux simuler et comprendre la nature et à débloquer de nombreux avantages pour la société. »

Confirmant cette tendance, le mois dernier encore,, chercheurs de Google Quantum AI rapporté la mise en œuvre de la un code de surface² utilisant trois circuits dynamiques distincts. Ce ouvre de nouvelles perspectives pour l'application concrète de la technique bien connue de correction d'erreurs quantiques (QEC) et pourrait également contribuer au développement de systèmes plus fiables. ordinateurs quantiques.

La correction d'erreurs quantiques (QEC) est essentielle pour garantir le fonctionnement fiable de ces ordinateurs. Elle est également indispensable à la construction d'ordinateurs quantiques tolérants aux pannes, mais « la mise en œuvre de la QEC représente un défi de taille, car les circuits de détection et de correction d'erreurs sont complexes et exigent une extrême précision », a déclaré Matt McEwen, co-auteur de l'étude.

Le code de surface en question fonctionne en organisant les qubits sur une grille 2D puis en vérifiant de manière répétée les défauts.

Auparavant, McEwen avait travaillé sur une proposition théorique montrant qu'il existe plusieurs façons de l'implémenter, démontrant notamment la faisabilité de trois implémentations distinctes de code de surface dynamique : hex, iSWAP et circuits de marche.

S'appuyant sur cela, l'équipe a ensuite procédé à travail sur la démonstration qu'ils travaillent sur des expériences en conditions réelles. 

Lors des tests, ils ont constaté que les circuits iSWAP s'amélioraient le suppression des erreurs par 1.56 fois et le circuit pédestre par 1.69 fois, tandis que le circuit hexagonal l'a fait par 2.15 fois.

« Le principal enseignement de nos travaux est la confirmation que ces implémentations de circuits dynamiques fonctionnent en réalité. »

– McEwen

Les progrès en matière de stabilité des qubits s'accélèrent également. ingénieurs de Princeton ont été récemment mesure d' étendre durées de vie des qubits³ dans leurs dernières recherches, qui a été partiellement financé par Google Quantum AI.

Un grand pas en avant vers le développement d'ordinateurs quantiques utiles : les ingénieurs ont créé un qubit supraconducteur qui est resté stable pendant plus d'une milliseconde, soit trois fois plus longtemps que les versions existantes les plus performantes.

« Le véritable défi, ce qui nous empêche aujourd'hui de disposer d'ordinateurs quantiques fonctionnels, c'est que lorsqu'on construit un qubit, l'information ne dure pas très longtemps », a déclaré Andrew Houck, co-auteur de l'étude et doyen de la faculté d'ingénierie de Princeton. « C'est le prochain grand pas en avant. »

Pour confirmer l'amélioration de la cohérence des qubits, les chercheurs ont construit une puce quantique fonctionnelle utilisant la nouvelle architecture, similaire aux systèmes développés par Google et IBM (IBM + 0.34%). 

L'option de qubit transmon utilisée repose sur des circuits supraconducteurs fonctionnant à des températures extrêmement élevées. du froid températures et offre solide protection à partir de bruit environnemental. Ils sont également compatibles avec les procédés de fabrication actuels. Augmenter le temps de cohérence de ces qubits s'avère cependant extrêmement difficile.

L'équipe de Princeton a donc repensé le qubit, en utilisant le du tantale exceptionnellement robuste pour prévenir le pertes d'énergie et silicium de haute qualité largement disponible comme substrat. Cette puce au tantale et au silicium est non seulement plus facile à produire en masse, mais elle surpasse également les conceptions actuelles.

La combinaison de ces deux éléments, ainsi que le perfectionnement des techniques de fabrication, a permis à l'équipe de réaliser l'une des améliorations les plus significatives de l'histoire du transmon. Un ordinateur hypothétique à 1 000 qubits peut travailler environ un milliard de fois mieux si la meilleure conception actuelle de l'industrie is troqué avec Princeton unique grâce à ses améliorations mise à l'échelle « De façon exponentielle avec la taille du système », a déclaré Houck.

Théau Peronnin, le PDG d'Alice & Bob, une entreprise développant un système informatique quantique tolérant aux pannes avec Nvidia (NVDA + 1.02%)Il a récemment été déclaré que, même si la technologie quantique n'est pas encore suffisamment avancée pour menacer les systèmes cryptographiques actuels, elle pourrait devenir suffisamment puissante pour les déchiffrer quelques années après 2030.

Ce constitue une menace non seulement pour Bitcoin (BTC + 0.08%) et les cryptomonnaies, mais aussi l'ensemble du chiffrement bancaire. Il l'a déclaré à Fortune lors d'une interview :

« La promesse de l'informatique quantique réside dans une accélération exponentielle, mais si l'on prend du recul sur une courbe exponentielle, on constate une stagnation, puis une rupture brutale. Nous n'en sommes donc qu'au début de cette transition. Actuellement, elle n'est pas plus puissante que votre smartphone. Mais d'ici quelques années, elle surpassera le plus grand supercalculateur jamais conçu. »"

Cependant, des entreprises travaillent à des solutions, tandis que les chercheurs étendent la portée des réseaux quantiques. Le mois dernier, des chercheurs de l'École d'ingénierie moléculaire Pritzker de l'Université de Chicago (UChicago PME) ont augmenté la portée des connexions quantiques³ de quelques kilomètres à 2 000 km.

« Pour la première fois, la technologie permettant de construire un internet quantique à l’échelle mondiale est à portée de main. »"

– Professeur adjoint Tian Zhong

Dans leur étude, l'équipe a augmenté le temps de cohérence des atomes d'erbium individuels de 0.1 milliseconde à plus de 10 millisecondes, et dans un cas, ils ont même atteint 24 millisecondes.

L'innovation ici était bâtiment les cristaux essentiels à créer des intrication quantique d'une manière différente. Pour cela, ils utilisé épitaxie par jets moléculaires (MBE), lequel est semblable à l'impression 3D. « Nous partons de rien et assemblons ensuite cet appareil atome par atome. »" Il a ajouté : « La qualité ou la pureté de ce matériau est si élevée que les propriétés de cohérence quantique de ces atomes deviennent exceptionnelles. »

Investir dans la technologie quantique

IonQ, Inc. (IONQ -4.58%) est une entreprise spécialisée dans l'informatique quantique qui conçoit et commercialise des ordinateurs quantiques, notamment ceux utilisant des qubits à ions piégés. Elle propose du matériel quantique via les principales plateformes cloud, rendant ainsi l'informatique quantique plus accessible et la positionnant favorablement pour une adoption commerciale à mesure que la technologie quantique se concrétise. 

La performance boursière d'IonQ reflète cette situation : son action se négocie actuellement à 48.10 $, en baisse de 21 % le mois dernier, mais en hausse de plus de 18 % depuis le début de l'année et de 67.56 % sur les trois dernières années. Son BPA (sur 12 mois glissants) est de -5.35 et son PER (sur 12 mois glissants) de -9.21.

Concernant sa santé financière, l'entreprise a enregistré un chiffre d'affaires de 39.9 millions de dollars au troisième trimestre 2025, en hausse de 222 % sur un an. Sa perte nette s'est élevée à 1.1 milliard de dollars, tandis que son BPA selon les normes GAAP était de (3.58 $) et son BPA ajusté de (0.17 $).

IonQ disposait de 1.5 milliard de dollars en liquidités, équivalents de trésorerie et placements à la fin du trimestre. 

« Nous avons atteint notre objectif technique de 2025, le supercalculateur #AQ 64, avec trois mois d'avance, libérant ainsi 36 quadrillions de fois plus d'espace de calcul que les principaux systèmes supraconducteurs commerciaux. Nous avons franchi une étape véritablement historique en démontrant une performance record de 99.99 % pour les portes à deux qubits, confirmant ainsi notre objectif de 2 millions de qubits et 80 000 qubits logiques en 2030. »"

– PDG Niccolo de Masi

Au cours de ce trimestre, IonQ a également finalisé l'acquisition d'Oxford Ionics et de Vector Atomic et s'est vu attribuer un nouveau contrat avec Oak Ridge National.l Laboratoire pour développer des flux de travail quantiques-classiques accélérés et des applications énergétiques avancées.

Cliquez ici pour obtenir une liste des cinq principales sociétés d’informatique quantique.

Dernières nouvelles concernant l'action IonQ, Inc. (IONQ)

Conclusion : Quand le « nuage » devient quantique

L'informatique quantique évolue rapidement, passant du statut de simple curiosité de laboratoire à celui de course technologique mondiale, où des géants de l'industrie comme IBM, Google et Nvidia repoussent les limites des capacités matérielles. Parallèlement, des avancées majeures sont réalisées dans le domaine de la cohérence des qubits et de l'informatique quantique.La correction d'erreurs et l'intrication à longue distance permettent de résoudre progressivement les problèmes de longue date de ce domaine.

Dans ce contexte, la proposition de KAUST vise à développer le « cloud computing »." une réalité tangible, alimentée par des températures cryogéniques naturelles et la lumière solaire perpétuelle. 

Ces progrès montrent que nous approchons d'un tournant historique. Au cours de la prochaine décennie, il est fort probable que l'informatique quantique passe enfin de la théorie à la pratique. pratique, redéfinissant le chiffrement, la science et faire une éventuelle peut-être même la signification du « nuage »" elle-même.

Cliquez ici pour consulter la liste des principales actions du secteur du cloud computing.

Références

1. Abderrahim W., Amin O., et Shihada B. Informatique quantique verte dans le ciel. npj Technologie sans fil 1, Article 5 (2025). https://doi.org/10.1038/s44459-025-00005-y
2. A. Eickbusch, M. McEwen, V. Sivak, A. Bourassa, J. Atalaya, J. Claes, D. Kafri, C. Gidney, C. Warren, J. Gross, A. Opremcak, N. Zobrist, KC Miao, G. Roberts, KJ Satzinger, A. Bengtsson, M. Neeley, WP Livingston, A. Greene, R. Acharya, L. Aghababaie Beni, G. Aigeldinger, R. Alcaraz, TI Andersen, M. Ansmann, F. Arute, …, A. Morvan et al. Démonstration de codes de surface dynamiques. Physique de la nature, 2025, Article publié le 17 octobre 2025. https://doi.org/10.1038/s41567-025-03070-w
3. Gupta, S., Huang, Y., Liu, S., Pei, Y., Gao, Q., Yang, S., Tomm, N., Warburton, RJ, & Zhong, T. (2025). Interfaces spin-photon doublement épitaxiales pour les télécommunications avec une cohérence de longue durée. Communications Nature, 16, 9814. https://doi.org/10.1038/s41467-025-64780-6