IBM dévoile sa nouvelle génération de puces quantiques et sa feuille de route pour l'interconnexion entre processeurs

fr.wedoany.com Rapport : Le 11 novembre, IBM a dévoilé la conception de son nouveau processeur quantique Nighthawk r3, prévu pour prendre en charge 520 qubits programmables et 2034 qubits physiques, avec pour objectif d'exécuter avec précision 10 000 opérations quantiques tout en maintenant la vitesse de calcul et la qualité des résultats. IBM prévoit également de connecter, en 2027, deux processeurs Nighthawk r3 au moyen d'une technologie d'interconnexion inter-puces, afin de construire un système de calcul doté de 1040 qubits.

Le Nighthawk r3 perpétue l'architecture de calcul à haute vitesse du processeur de la génération précédente, en adoptant une connectivité en réseau carré et en ajoutant 10 coupleurs longue distance (L-couplers) destinés à la communication entre processeurs. Ces structures d'interconnexion permettent de transmettre des états quantiques entre différentes puces quantiques, de sorte que plusieurs processeurs exécutent conjointement des tâches de calcul, réduisant ainsi la contrainte imposée à l'échelle du système par les dimensions physiques d'une puce unique.

IBM avait déjà utilisé 4 coupleurs longue distance pour connecter deux processeurs Nighthawk r1, atteignant une fidélité de transmission des états quantiques de 99,3 %, proche de l'objectif de 99,9 % fixé par l'entreprise. En outre, IBM a achevé la validation technique de la connexion de deux modules cryogéniques en un système de calcul unique, le système étant capable d'atteindre sa température de fonctionnement en 5 jours et d'abaisser sa température de fonctionnement sous 15 millikelvins. Ces deux technologies constituent la base de la construction ultérieure de systèmes de calcul quantique multiprocesseurs.

Le nouveau processeur dévoilé poursuit également la voie technique du Nighthawk r2 en matière de réinitialisation rapide des qubits. La version r2, lancée en septembre 2026, compte 120 qubits programmables et 458 qubits physiques, prend en charge plus de 7500 opérations quantiques et peut générer jusqu'à environ 100 000 échantillons de calcul par seconde. Grâce à la technologie de réinitialisation rapide matérielle, le processeur peut réduire le temps d'attente entre deux exécutions de circuits quantiques et améliorer l'efficacité du calcul continu.

IBM indique qu'à la date de cette annonce, des clients et partenaires tels qu'E.ON, Algorithmiq et Q-CTRL ont exécuté plus de 34 milliards de circuits quantiques sur le Nighthawk r2, certaines charges de travail atteignant une amélioration des performances allant jusqu'à 19 fois par rapport aux processeurs quantiques IBM précédents. E.ON a notamment utilisé ce processeur pour des calculs d'optimisation de réseaux énergétiques, avec une vitesse d'exécution rapportée environ 15 fois supérieure ; les expériences de simulation de matériaux magnétiques menées par IBM avec le laboratoire national d'Oak Ridge ont quant à elles été accélérées d'environ 12 fois.

Outre le matériel des processeurs, IBM a également mis à niveau l'IBM Quantum Platform, intégrant le calcul quantique et les ressources de calcul classique haute performance dans un environnement de gestion unifié. Les chercheurs peuvent, sur une même plateforme, faire appel à des processeurs quantiques, des processeurs centraux traditionnels, des processeurs graphiques et des ressources de supercalcul, le système de calcul classique prenant en charge l'ordonnancement des algorithmes, le traitement des données et une partie de l'analyse des erreurs, avant que le processeur quantique n'exécute les tâches de calcul correspondantes.

La plateforme offre également un accès au niveau des impulsions, permettant aux chercheurs de contrôler directement les opérations de bas niveau du processeur quantique, d'analyser le bruit, les réinitialisations et les erreurs de mesure lors du fonctionnement des qubits, et de fournir des données plus fines pour le développement d'algorithmes de correction d'erreurs quantiques. IBM indique que la Cleveland Clinic et le RIKEN ont utilisé la plateforme mise à niveau pour traiter automatiquement 608 millions d'échantillons de calcul, la vitesse d'exécution du flux de travail de modélisation de structures biologiques étant environ 33 fois supérieure à celle obtenue sans processus automatisé.

Selon la feuille de route technologique publiée par IBM, deux processeurs Nighthawk r3 seront connectés en 2027 pour former un système de 1040 qubits ; l'objectif à plus long terme de l'entreprise est de faire progresser l'ordinateur quantique tolérant aux fautes à grande échelle Starling, avec pour ambition de réaliser en 2029 100 millions d'opérations quantiques exécutées par 200 qubits logiques. L'extension de l'échelle des puces du Nighthawk r3, l'interconnexion des processeurs et la synergie entre calcul quantique et calcul classique constitueront des éléments importants de cette feuille de route technologique.