Les géants de la technologie s'attendent à un ordinateur quantique utilisable cette décennie

Les entreprises technologiques aux États-Unis s'affrontent pour mettre à l'échelle les systèmes informatiques quantiques des prototypes de laboratoire aux machines industrielles, selon les détails partagés par IBM, Google, Amazon, Microsoft et d'autres.

Les percées dans la conception des puces et la correction d'erreurs ont réduit les écarts techniques, rapprochant certains d'un objectif à dix ans, tandis que d'autres avertissent que la route sera beaucoup plus longue.

L'annonce d'IBM en juin a présenté une conception à part entière qui comble les détails d'ingénierie manquants des plans antérieurs. Jay Gambetta, qui dirige le programme quantique de l'entreprise, a déclaré qu'ils ont maintenant un « chemin clair » vers une machine capable de surpasser les ordinateurs classiques dans des tâches comme la simulation de matériaux et la modélisation d'IA avant 2030.

L'équipe de recherche quantique de Google, dirigée par Julian Kelly, a éliminé l'un de ses plus grands obstacles techniques l'année dernière et affirme qu'elle livrera également avant la fin de la décennie, Kelly qualifiant tous les problèmes restants de « surmontables ».

Les entreprises s'efforcent de résoudre les défis de mise à l'échelle

Oskar Painter, chef du matériel quantique d'Amazon, a averti que même avec des jalons physiques majeurs derrière eux, la phase industrielle pourrait prendre 15 à 30 ans. Le saut de moins de 200 qubits – les unités quantiques de base – à plus d'un million est nécessaire pour des performances significatives.

La mise à l'échelle est entravée par l'instabilité des qubits, qui limite leur état utile à des fractions de seconde. La puce Condor d'IBM, avec 433 qubits, a montré des interférences entre les composants, un problème que le PDG de Rigetti Computing, Subodh Kulkarni, a décrit comme « un problème physique désagréable ». IBM dit qu'elle s'attendait à ce problème et utilise maintenant un coupleur différent pour réduire les interférences.

Les premiers systèmes s'appuyaient sur des qubits réglés individuellement pour améliorer les performances, mais cela est irréaliste à grande échelle. Les entreprises développent désormais des composants plus fiables et des méthodes de fabrication moins coûteuses.

Google a pour objectif de réduction des coûts de diviser par dix les prix des composants pour construire un système à part entière pour 1 milliard de dollars. La correction d'erreurs, qui consiste à dupliquer les données sur les qubits afin que la perte de l'un ne corrompe pas les résultats, est considérée comme une condition nécessaire à la mise à l'échelle.

Google est le seul à avoir montré une puce où la correction d'erreurs s'améliore à mesure que les systèmes grandissent. Kelly a déclaré que sauter cette étape conduirait à « une machine très coûteuse qui produit du bruit ».

Conceptions concurrentes et soutien gouvernemental

IBM mise sur une méthode de correction d'erreurs différente appelée code de parité à faible densité, qu'elle prétend nécessiter 90 % moins de qubits que l'approche du code de surface de Google. Le code de surface connecte chaque qubit dans une grille à ses voisins mais nécessite plus d'un million de qubits pour un travail utile.

La méthode d'IBM nécessite des connexions à longue distance entre les qubits, qui sont difficiles à concevoir. IBM dit l'avoir maintenant réalisée, mais des analystes comme Mark Horvath de Gartner disent que la conception n'existe toujours qu'en théorie et doit être prouvée en fabrication.

D’autres obstacles techniques subsistent : simplifier le câblage, connecter plusieurs puces en modules et construire des réfrigérateurs cryogéniques plus grands pour maintenir les systèmes près du zéro absolu.

Les qubits supraconducteurs, utilisés par IBM et Google, montrent des progrès solides mais sont difficiles à contrôler. Les alternatives comme les ions piégés, les atomes neutres et les photons sont plus stables mais plus lentes et plus difficiles à connecter en grands systèmes.

Sebastian Weidt, PDG d’Universal Quantum, basé au Royaume-Uni, estime que les décisions de financement gouvernemental réduiront probablement le champ à quelques candidats. La Darpa, l’agence de recherche du Pentagone, a lancé un examen pour identifier la voie la plus rapide vers un système pratique.

Amazon et Microsoft expérimentent de nouveaux conceptions de qubits, y compris des états exotiques de la matière, tandis que les acteurs établis continuent d'affiner les technologies plus anciennes. « Juste parce que c'est difficile ne signifie pas que ce n'est pas faisable », a déclaré Horvath , résumant la détermination de l'industrie à atteindre le million de qubits.