IBM annonce avoir assemblé et refroidi ses deux premiers modules cryogéniques quantiques, avec une architecture pensée pour connecter des centaines de puces. Cette étape technique, officialisée mardi, rapproche le géant américain de son ordinateur quantique tolérant aux erreurs, promis pour 2029.
C'est une nouvelle qui confirme bien les ambitions quantiques d'IBM. L'entreprise américaine a annoncé, il y a quelques jours, être parvenue à assembler et refroidir conjointement deux modules cryogéniques jusqu'à moins de 15 millikelvins, un froid plus extrême que celui du vide intersidéral, donc de l'espace lointain. C'est un progrès majeur pour IBM, qui peut envisager de construire l'architecture capable d'accueillir des centaines de puces quantiques interconnectées, brique après brique, et de tendre vers un ordinateur enfin fiable à grande échelle, son objectif ultime.
Comment IBM prépare le premier ordinateur quantique sans erreurs avec une machine plus froide que le vide spatial
IBM explique qu'assemblés l'un à côté de l'autre, les deux modules forment une structure imposante de plus de 2,4 mètres de haut pour autant de largeur, ce qui est à peu près la taille d'une grande armoire industrielle. Mais c'est surtout la rapidité de refroidissement qui impressionne : en moins de cinq jours, l'ensemble descend déjà à 4 kelvins, la température de l'hélium liquide (un froid déjà extrême en soi), avant de continuer sa chute jusqu'à moins de 15 millikelvins, soit un cran de plus vers le zéro absolu. Un exploit d'ingénierie.
Ce froid extrême est une condition indispensable au bon fonctionnement des qubits, ces unités de calcul quantique puissantes mais fragiles. Comme une bulle de savon qui éclate au moindre souffle d'air, un qubit perd ses propriétés dès qu'il est perturbé par la chaleur ou la moindre vibration, un phénomène que les physiciens appellent la décohérence. Plus l'environnement est stable et froid, plus cette « bulle quantique » tient longtemps, et plus les calculs ont de chances d'aboutir avant de s'effondrer.
La vraie nouveauté présentée par IBM est que chaque module dispose, sous vide, d'une enceinte qui offre jusqu'à douze fois plus de place pour le câblage que les systèmes IBM actuellement en service. Au jeu des comparaisons, c'est un peu comme si on remplaçait une armoire électrique étroite par une pièce entière pour faire passer les fils. Du coup, davantage de puces quantiques peuvent être reliées entre elles sans que l'ensemble ne devienne un enchevêtrement ingérable, ce qui ouvre la voie à des ordinateurs quantiques bien plus puissants.
Cap sur 2029 pour l'ordinateur quantique tolérant aux erreurs
Entrent ici en jeu les fameux « L-couplers », la pièce maîtresse de cette nouvelle architecture. Ces connecteurs relient physiquement des puces quantiques distinctes entre elles, que ce soit à l'intérieur d'un même module ou d'un module à l'autre, pour qu'elles fonctionnent comme un seul et même cerveau de calcul. C'est ce qui manquait à IBM pour ne plus se contenter d'un prototype isolé, et enfin construire un système véritablement modulaire, capable de grandir puce après puce.
La feuille de route de l'entreprise américaine est précise. Dès cette année, des processeurs Quantum Nighthawk seront installés dans ces modules pour des tests grandeur nature. Puis, en 2027, grâce aux L-couplers évoqués plus haut, IBM veut relier plusieurs de ces processeurs pour dépasser les 1 000 qubits programmables, c'est-à-dire directement utilisables pour effectuer de vrais calculs, et non de simples qubits de test. Une autre subtilité qui a son importance : trois composants essentiels de l'environnement System Two, déjà utilisé par IBM aujourd'hui, ont été repris dans cette nouvelle architecture. L'idée est simple mais intelligent, car elle doit permettre à chaque brique du système (câblage, refroidissement, connectique) d'être testée et améliorée séparément, sans devoir tout redévelopper à chaque nouvelle version.
Le point d'orgue reste toutefois fixé à 2029, avec la livraison promise d'IBM Quantum Starling, présenté comme le premier ordinateur quantique tolérant aux erreurs au monde. Si les qubits actuels se trompent souvent à cause de la moindre perturbation extérieure ; un ordinateur tolérant aux erreurs (des entreprises françaises comme C12 y travaillent) est capable de détecter et corriger ces erreurs de calcul en temps réel. Pour y parvenir sans démultiplier le nombre de composants nécessaires, IBM s'appuie sur un nouveau code de correction d'erreurs dévoilé l'an dernier. D'ici là, chaque module cryogénique devrait accueillir plusieurs milliers de qubits. Jay Gambetta, directeur d'IBM Research, estime qu'il s'agit d'une étape fondamentale vers des ordinateurs quantiques utilisables par les entreprises. Le dirigeant salue « une avancée majeure dans cette direction » qui doit accélérer les progrès sur le matériel, les logiciels et les algorithmes quantiques. Reste à voir si le calendrier tiendra, mais IBM, pour l'instant, coche ses cases une par une.
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