Les géants de la technologie prévoient l'arrivée d'un ordinateur quantique utilisable au cours de cette décennie

Selon des informations communiquées par IBM, Google, Amazon, Microsoft et d'autres entreprises, les sociétés technologiques américaines se livrent une véritable course pour faire passer les systèmes informatiques quantiques des prototypes de laboratoire aux machines industrielles.

Les avancées dans la conception des puces et la correction des erreurs ont réduit les écarts techniques, rendant à portée de main pour certains un objectif fixé sur une décennie, tandis que d'autres préviennent que le chemin sera bien plus long.

L'annonce faite par IBM en juin a présenté une conception complète qui comble les lacunes techniques des plans précédents. Jay Gambetta, responsable du programme quantique de l'entreprise, a déclaré qu'ils disposent désormais d'une « voie claire » pour parvenir à une machine capable de surpasser les ordinateurs classicdans des tâches telles que la simulation de matériaux et la modélisation par IA avant 2030.

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

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

Oskar Painter, responsable du matériel quantique chez Amazon, a averti que même si des avancées majeures en physique ont été réalisées, la phase industrielle pourrait prendre entre 15 et 30 ans. Le passage de moins de 200 qubits (les unités quantiques de base) à plus d'un million est indispensable pour obtenir des performances significatives.

La mise à l'échelle est freinée par l'instabilité des qubits, qui limite leur état utile à des fractions de seconde. La puce Condor d'IBM, à 433 qubits, a présenté des interférences entre ses composants, un problème que Subodh Kulkarni, PDG de Rigetti Computing, a qualifié de « problème physique complexe ». IBM affirme s'être attendue à ce problème et utilise désormais un coupleur différent pour réduire les interférences.

Les premiers systèmes utilisaient des qubits réglés individuellement pour améliorer leurs performances, mais cette approche est irréalisable à grande échelle. Les entreprises développent désormais des composants plus fiables et des méthodes de fabrication moins coûteuses.

Google s'est fixé pour objectif de réduire d'un facteur dix le prix des composants afin de construire un système complet pour un milliard de dollars. La correction d'erreurs, qui consiste à dupliquer les données sur plusieurs qubits pour que la perte d'un qubit n'affecte pas les résultats, est considérée comme une condition essentielle à la mise à l'échelle.

Google est le seul à avoir présenté une puce dont la correction d'erreurs s'améliore à mesure que les systèmes évoluent. Kelly a déclaré que sauter cette étape aboutirait à « une machine très coûteuse qui génère du bruit »

Des projets concurrents et le soutien du gouvernement

IBM mise sur une méthode de correction d'erreurs différente, appelée code de contrôle de parité à faible densité (LDPC), qui, selon l'entreprise, nécessite 90 % de qubits en moins que l'approche de Google basée sur le code de surface. Ce dernier connecte chaque qubit d'une grille à ses voisins, mais requiert plus d'un million de qubits pour un fonctionnement optimal.

La méthode d'IBM nécessite des connexions à longue distance entre les qubits, complexes à réaliser. IBM affirme y être parvenue, mais des analystes comme Mark Horvath de Gartner estiment que cette conception reste théorique et doit encore être validée par la production.

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

Les qubits supraconducteurs, utilisés par IBM et Google, présententtronmais restent difficiles à contrôler. D'autres solutions, comme les ions piégés, les atomes neutres et les photons, sont plus stables mais plus lentes et plus difficiles à intégrer dans des systèmes de grande taille.

Sebastian Weidt, PDG de la société britannique Universal Quantum, estime que les décisions de financement gouvernementales devraient restreindre le nombre de candidats à quelques acteurs. La DARPA, l'agence de recherche du Pentagone, a lancé une étude afin d'dentla voie la plus rapide vers un système opérationnel.

Amazon et Microsoft expérimentent de nouvelles conceptions de qubits, notamment des états de la matière exotiques, tandis que les acteurs établis continuent de perfectionner les technologies plus anciennes. « Ce n'est pas parce que c'est difficile que c'est impossible », a déclaré, résumant ainsi la détermination du secteur à atteindre le million de qubits.