Prendre son envol avec Heron et Condor : les dernières avancées dans les ordinateurs quantiques

IBM vient tout juste annoncé la dernière percée dans sa mission de rendre les ordinateurs quantiques commercialisés et pratiques une réalité – un processeur de plus de 1 000 qubits nommé « Condor » et un processeur axé sur la correction d’erreurs nommé « Heron ».

Les ordinateurs quantiques représentent une nouvelle approche du calcul basé sur les machines. Grâce à l’utilisation de qubits capables de superposition et d’intrication, les ordinateurs quantiques ont le potentiel d’effectuer des calculs plus rapides et plus complexes que les bits classiques utilisés dans les ordinateurs traditionnels. Contrairement à l’informatique traditionnelle, où les bits représentent soit 0 soit 1, les qubits en informatique quantique peuvent représenter les deux états simultanément. Il est important de noter que cela rend l’informatique quantique complémentaire à l’informatique classique plutôt qu’un remplacement ; elle excelle dans des tâches comme les simulations moléculaires et l’optimisation de systèmes, tandis que l’informatique classique est mieux adaptée aux tâches quotidiennes.

C’est en raison des types de tâches dans lesquelles l’informatique quantique devrait exceller que la technologie est tant vantée. Un ordinateur capable d’effectuer des calculs complexes plusieurs ordres de grandeur plus rapidement que ses homologues traditionnels mérite d’être développé, car ses cas d’usage ont le potentiel de changer le monde et notre compréhension de celui‑ci.

Heron et Condor d’IBM

Le processeur Heron, présenté sur le système quantique ibm_torino, représente un bond en avant avec ses 133 qubits à fréquence fixe et ses coupleurs réglables, offrant une amélioration de performance de 3 à 5 fois par rapport à ses précédents processeurs Eagle de 127 qubits. Cette avancée élimine pratiquement le « cross‑talk » (interaction ou interférence indésirable entre les qubits) et prépare le terrain pour le développement futur du matériel. Notamment, IBM utilise déjà ces puces dans sa plateforme informatique Quantum System Two à « architecture modulaire ».

En revanche, le processeur Condor, un processeur quantique à 1 121 qubits supraconducteurs, constitue une innovation tout aussi remarquable. Il augmente la densité de qubits de 50 %, intègre des avancées dans la fabrication des qubits et regroupe plus d’un mile de câblage cryogénique à haute densité dans un seul réfrigérateur à dilution (un dispositif utilisé pour atteindre des températures extrêmement basses, généralement proches du zéro absolu). Les performances du Condor sont comparables à celles du processeur Osprey de 433 qubits de la société, marquant une étape importante dans la mise à l’échelle et l’orientation du futur design matériel en informatique quantique.

Ces développements d’IBM sont essentiels pour repousser les limites de l’utilité quantique et progresser vers le supercalcul quantique centré sur le quantum.

Applications et limites

Comme mentionné précédemment, les ordinateurs quantiques sont tant vantés en raison de leur potentiel à faire progresser considérablement notre compréhension de presque tous les domaines scientifiques. Voici quelques exemples parmi tant d’autres.

Médecine: En médecine, l’informatique quantique pourrait révolutionner la découverte de médicaments en simulant le comportement des molécules à l’échelle quantique. Cela permet des prédictions plus précises sur la façon dont les médicaments potentiels pourraient interagir avec le corps humain, accélérant le développement de nouveaux traitements et réduisant les coûts.

Météorologie: Pour la météorologie, les ordinateurs quantiques pourraient analyser d’immenses quantités de données météorologiques plus efficacement que les ordinateurs classiques. Cela conduirait à des prévisions météorologiques plus précises et une meilleure compréhension du changement climatique, aidant à atténuer les catastrophes naturelles et à planifier des stratégies agricoles.

Résolution de problèmes complexes: L’informatique quantique pourrait aborder des problèmes actuellement insolubles par les ordinateurs classiques, comme l’optimisation de grands systèmes pour la logistique et les chaînes d’approvisionnement, ou la résolution de problèmes mathématiques complexes. Cela a de larges implications pour divers secteurs, notamment le transport, l’énergie et la finance.

Il est également important de reconnaître que nous ne pouvons pas connaître ce que nous ne pouvons pas imaginer. Cela signifie qu’il y aura de nombreuses avancées inattendues rendues possibles par les capacités que cette technologie offrira un jour.

« L’informatique quantique est l’avenir de l’informatique. Elle ouvrira de nouvelles possibilités pour la découverte scientifique et le progrès technologique que nous ne pouvons même pas imaginer aujourd’hui. » – Arvind Krishna, président et PDG d’IBM, dans une interview avec CNBC

Étant donné que les ordinateurs quantiques représentent une réalisation technologique monumentale, il n’est pas surprenant qu’ils aient rencontré, et continuent de rencontrer, d’importants obstacles et limites qui devront être surmontés avec le temps. Par exemple, l’informatique quantique fait face aujourd’hui à des défis en matière de correction d’erreurs, d’évolutivité et de développement d’algorithmes pratiques.

Avec le temps, d’autres obstacles surgiront inévitablement, qui étaient auparavant inattendus en raison d’une compréhension rudimentaire mais croissante de la mécanique quantique. La complexité et le potentiel de la physique quantique ont été soulignés dans la citation suivante.

« Si vous pensez comprendre la mécanique quantique, vous ne comprenez pas la mécanique quantique. » – Richard Feynman, lauréat du prix Nobel de physique

En l’état actuel, ces limites signifient que les ordinateurs quantiques ne sont pas encore prêts pour une utilisation généralisée. Avec les avancées récentes, les prévisions optimistes indiquent qu’il faudra encore une décennie avant que cela ne devienne réalité.

Éducation : la future main‑d’œuvre en informatique quantique

Au cours des dernières décennies, l’informatique quantique semblait si lointaine que les cours qui l’enseignaient étaient rares. Maintenant qu’un futur où elle est réellement utilisée commence à se dessiner, le besoin de former la prochaine génération de scientifiques et d’ingénieurs qui assureront la poursuite de ces avancées ne fait que croître. En conséquence, de nombreuses universités proposent désormais des cours et programmes spécialisés en informatique quantique afin de préparer une main‑d’œuvre qualifiée pour ce domaine émergent.

• The Institute for Quantum Computing at the University of Waterloo est un exemple notable, combinant recherche académique et volonté de commercialiser la technologie. Financé par Mike Lazaridis, créateur de BlackBerry , il emploie environ 296 chercheurs et a publié plus de 1 500 articles de recherche.
• University of Oxford possède une longue histoire dans l’informatique quantique, avec des contributions majeures au domaine, dont le premier ordinateur quantique NMR à état pur fonctionnel.
• Harvard University’s Harvard Quantum Initiative se concentre sur l’avancement de la science et de l’ingénierie des ordinateurs quantiques et de leurs applications, se préparant à ce qu’elle appelle la « deuxième révolution quantique ».
• MIT’s Center for Theoretical Physics explore en profondeur l’information quantique et l’informatique quantique, en étudiant les algorithmes quantiques, la théorie de l’information quantique et la réalisation expérimentale des ordinateurs quantiques.
• National University of Singapore and Nanyang Technological University’s Centre for Quantum Technologies et University of California Berkeley’s Center for Quantum Information and Computation sont également pionniers dans l’éducation à l’informatique quantique, se concentrant sur la recherche et le développement de dispositifs quantiques.
• University of Maryland’s Joint Quantum Institute collabore avec d’importantes institutions telles que le NIST et le LPS, menant des programmes de recherche étendus dédiés au contrôle et à l’exploitation des systèmes quantiques.

Acteurs de l’industrie qui font progresser l’informatique quantique

Alors que les écoles mentionnées forment la prochaine génération de spécialistes en informatique quantique, les quelques entreprises suivantes ouvrent actuellement la voie vers cet avenir.

1.  International Business Machines Corporation

IBM Graphique du prix

IBM est depuis longtemps un leader dans le développement des ordinateurs quantiques. L’entreprise vise à démocratiser le développement de l’informatique quantique grâce à des initiatives comme Qiskit Patterns. IBM a également élargi sa feuille de route pour atteindre une informatique quantique à grande échelle et pratique, en se concentrant sur de nouvelles architectures modulaires et des réseaux pouvant permettre des systèmes quantiques avec des centaines de milliers de qubits, essentiels pour des applications quantiques pratiques.

2.  Microsoft Corporation

MSFT Graphique du prix

Les efforts de Microsoft (MSFT ) en informatique quantique sont centrés sur l’intégration cloud et la collaboration. L’entreprise a introduit des machines quantiques avec les volumes quantiques les plus élevés de l’industrie sur Azure Quantum, incluant des partenariats avec IonQ, Pasqal, Quantinuum, QCI et Rigetti. Cette intégration facilite l’expérimentation et constitue une étape vers l’informatique quantique à grande échelle. Microsoft souligne l’importance d’un écosystème mondial pour réaliser le plein potentiel de l’informatique quantique et prévoit de proposer sa machine quantique en tant que service cloud via Azure, garantissant une utilisation sécurisée et responsable de cette technologie émergente.

3.  Alphabet Inc.

GOOGL Graphique du prix

Alphabet (GOOG ), via son laboratoire Google Quantum AI, a réalisé des avancées significatives en informatique quantique. En 2023, des scientifiques de Google ont annoncé une étape majeure dans la réduction du taux d’erreurs en informatique quantique, un défi de longue date dans le domaine. Leur recherche, publiée dans la revue Nature, décrit un système capable de diminuer considérablement le taux d’erreur et d’implémenter des codes de correction d’erreurs qui peuvent détecter et corriger les erreurs sans compromettre l’information. Auparavant, en 2019, Google avait affirmé avoir atteint la « suprématie quantique » avec sa machine Sycamore, réalisant un calcul en 200 secondes qui aurait pris 10 000 ans à un superordinateur conventionnel, démontrant le potentiel de l’informatique quantique à résoudre des problèmes complexes bien au‑delà des capacités de l’informatique traditionnelle.

Conclusion

L’informatique quantique représente un bond révolutionnaire dans le monde de l’informatique, offrant le potentiel de transformer une multitude de domaines. Bien que les récentes avancées d’IBM avec les processeurs quantiques Heron et Condor marquent un progrès significatif vers une informatique quantique pratique, la technologie continue de faire face à d’importants défis en matière de correction d’erreurs, d’évolutivité et de développement d’algorithmes – soulignant la nécessité de poursuivre la recherche et l’innovation.

Bien que ces défis subsistent, l’informatique quantique promet de débloquer des possibilités que nous ne pouvons même pas imaginer aujourd’hui, ouvrant une nouvelle ère de découverte scientifique et de progrès technologique. Son plein potentiel se déploie encore, et son impact sur diverses industries et sur la société promet d’être profond.