IBM a profité de sa Quantum Developer Conference pour adresser un message fort au secteur : la société estime qu’elle est à quelques années de démontrer une avantage quantique vérifiable et de construire un système tolérant aux fautes à grande échelle. Pour soutenir cette affirmation, elle a présenté un nouveau processeur appelé IBM Quantum Nighthawk, un processeur expérimental IBM Quantum Loon, des avancées importantes dans Qiskit ainsi qu’un saut industriel dans la fabrication de puces quantiques.
Ces annonces fixent des échéances concrètes : fin 2026 pour la première avantage quantique validée par la communauté et 2029 pour un ordinateur quantique tolérant aux fautes.
Nighthawk : la nouvelle étape vers l’avantage quantique
Le point d’intérêt central est IBM Quantum Nighthawk, décrit comme le processeur quantique le plus avancé d’IBM à ce jour. Son architecture a été conçue pour fonctionner en harmonie avec un logiciel quantique haute performance, permettant des circuits 30 % plus complexes que la génération précédente, basée sur le processeur IBM Quantum Heron.
Parmi ses caractéristiques clés, on trouve :
- 120 qubits interconnectés.
- 218 couplages ajustables connectant chaque qubit à ses quatre voisins proches sur un réseau carré, soit plus de 20 % de couplages supplémentaires par rapport à Heron.
- Capacité à exécuter des circuits comportant jusqu’à 5 000 portes à deux qubits tout en maintenant de faibles taux d’erreur.
IBM prévoit de livrer Nighthawk à ses utilisateurs d’ici la fin de 2025, avec une évolution progressive de ses capacités logiques :
| Année | Génération Nighthawk | Portes logiques à deux qubits estimées | Objectif principal |
|---|---|---|---|
| 2025 | Nighthawk initial | ~5 000 | Expérimentations avancées d’avantage quantique |
| 2026 | Version étendue | ~7 500 | Premières démonstrations vérifiées d’avantage quantique |
| 2027 | Nouvelle itération | ~10 000 | Problèmes plus complexes en chimie, physique et optimisation |
| 2028 | Systèmes basés sur Nighthawk | jusqu’à 15 000 portes et plus de 1 000 qubits connectés par couplages longue portée | Escalade vers des architectures de grande taille |
La clé de cette feuille de route réside dans la connectivité : en introduisant des couplages longue portée, IBM cherche à relier des qubits distants sur la même puce sans augmenter les erreurs, un critère essentiel pour que la profondeur des circuits ne compromette pas leur fidélité.
Un suivi ouvert pour l’avantage quantique
En visant fin 2026, IBM anticipe que les premiers cas d’avantage quantique vérifiable seront acceptés par la communauté scientifique. Pour éviter des débats opaques, la société soutient un suivi ouvert de l’avantage quantique, piloté par la communauté, déjà alimenté par :
- IBM, avec des résultats issus de son matériel.
- Algorithmiq, spécialisée dans les algorithmes quantiques appliqués à la chimie.
- Des chercheurs de Flatiron Institute.
- La startup BlueQubit, axée sur la simulation et la compilation quantique.
Ce suivi couvre, pour l’instant, trois types d’expériences :
- Estimation d’observables (par exemple en chimie quantique).
- Problèmes variationnels, où les paramètres d’un circuit sont optimisés par itérations successives.
- Cas avec verification classique efficace, permettant de comparer avec des simulations de haut niveau.
L’objectif est double : suivre de manière transparente la affirmation d’avantage quantique et, parallèlement, confronter les meilleures méthodes quantiques aux meilleurs algorithmes classiques.
Qiskit : plus de précision, coûts réduits et pont avec la supercalculabilité
Un hardware puissant ne suffit pas si le software n’est pas au même niveau. IBM place Qiskit, sa plateforme open source de logiciels quantiques, au cœur de sa stratégie.
Les innovations principales incluent :
- Améliorations des circuits dynamiques permettant d’adapter en temps réel le circuit selon les résultats intermédiaires, avec, sur des systèmes >100 qubits, un augmentation de 24 % de la précision.
- Un nouveau modèle d’exécution intégrant la mitigation d’erreurs accélérée par HPC, réduisant le coût de résultats précis de plus de 100 fois.
- Une API en C et une interface C++ pour Qiskit, conçues pour permettre aux utilisateurs de calcul haute performance (HPC) d’intégrer directement des algorithmes quantiques sans quitter leurs environnements classiques.
IBM prévoit, d’ici 2027, que Qiskit comprenne des bibliothèques spécialisées en apprentissage automatique, optimisation et simulations physiques (équations différentielles, hamiltoniens, etc.), pour s’attaquer à des problématiques clés en chimie, matériaux ou physique des hautes énergies.
Loon : le laboratoire pour une informatique quantique tolérante aux fautes
Alors que Nighthawk vise l’avantage quantique, le processeur expérimental IBM Quantum Loon se concentre sur le prochain grand saut : la computing quantique tolérante aux fautes, prévue pour 2029.
Loon est le premier processeur d’IBM intégrant tous les éléments essentiels pour une machine tolérante aux fautes :
- Mulpiples couches d’enroutenement de haute qualité et faibles pertes, permettant de connecter des qubits distants via des couplages “c”.
- Technologies pour redémarrer les qubits entre deux calculs, indispensable pour des protocoles de correction d’erreurs en continu.
- Intégration avec un système de décodage d’erreurs en temps réel basé sur du hardware classique, capable de traiter les codes qLDPC avec une vitesse 10 fois supérieure aux méthodes actuelles, avec une latence inférieure à 480 nanosecondes.
Ce résultat, atteint un an avant le calendrier prévu, est crucial : pour corriger efficacement le bruit, il faut réagir extrêmement rapidement. IBM affirme que la synergie entre Loon et ce nouveau décodeur montre qu’il est possible de faire évoluer les codes qLDPC sur des qubits supraconducteurs à grande vitesse et haute fidélité, tels que ceux de sa plateforme.
Fabrication de wafers de 300 mm : industrialiser la supraconductivité quantique
La troisième pierre angulaire de l’annonce concerne la fabrication. IBM a commencé à produire ses wafers quantiques de 300 mm dans ses installations avancées du complexe Albany NanoTech à New York.
Ce saut technologique a des impacts tangibles :
- Doublement de la vitesse de R&D, réduisant de moitié le délai de développement d’un nouveau processeur.
- Multiplication par dix de la complexité physique des puces, permettant plus de qubits, davantage de couplages et des architectures plus sophistiquées.
- Favoriser l’exploration de multiples designs en parallèle, plutôt que par itérations successives.
Concrètement, IBM transpose les techniques et outils issus des semi-conducteurs classiques de pointe à la conception de processeurs quantiques, accélérant ainsi le cycle d’apprentissage face à la course à la scalabilité.
Une feuille de route ambitieuse dans un secteur de plus en plus concurrentiel
Avec Nighthawk, Loon, Qiskit amélioré et la nouvelle usine de wafers 300 mm, IBM cherche à se positionner comme fournisseur complet : matériel, logiciel, algorithmes, correction d’erreurs et fabrication.
Voici un résumé de sa feuille de route :
| Année | Objectif quantique d’IBM | Objectifs stratégiques |
|---|---|---|
| 2025 | Lancement de Nighthawk (120 qubits, 5 000 portes à deux qubits) | Initier des expérimentations de l’avantage quantique et accroître la communauté de développeurs |
| 2026 | Nighthawk étendu (~7 500 portes) avec premiers cas d’avantage quantique vérifiés | Démontrer que les systèmes quantiques peuvent surpasser les méthodes classiques pour des problèmes précis |
| 2027 | Nighthawk avec environ 10 000 portes, Qiskit avec des bibliothèques avancées ML et optimisation | Aborder des problématiques industrielles en chimie, matériaux et optimisation combinatoire |
| 2028 | Systèmes basés sur Nighthawk avec plus de 1 000 qubits connectés et jusqu’à 15 000 portes | Escalader vers des architectures à grande échelle résistantes aux fautes |
| 2029 | Premier ordinateur quantique tolérant aux fautes basé sur Loon et qLDPC | Exécuter des circuits long sans dégradation par le bruit |
Reste à voir si ces échéances seront respectées et comment réagiront les autres acteurs du secteur. Toutefois, le message de la conférence est clair : la course à l’avantage et à la tolérance aux fautes a des échéances précises, et IBM veut être en tête.
Foire aux questions sur Nighthawk, Loon et la feuille de route quantique
Qu’est-ce que IBM Quantum Nighthawk et en quoi améliore-t-il les processeurs précédents d’IBM ?
Nighthawk est le nouveau processeur quantique phare d’IBM, doté de 120 qubits et de 218 couplages ajustables sur une grille carrée. Il offre un accroissement de connectivité supérieur à 20 % par rapport à la famille Heron et permet d’exécuter des circuits plus complexes, jusqu’à 5 000 portes à deux qubits, ouvrant la voie à des applications en chimie, optimisation et simulation plus sophistiquées.
Que signifie “avantage quantique vérifié” et pourquoi IBM vise 2026 ?
L’avantage quantique vérifié désigne le moment où un ordinateur quantique résout un problème mieux — plus rapidement, avec moins de ressources ou avec une plus grande précision — que tout algorithme classique connu, et où cette supériorité peut être confirmée de manière indépendante. IBM espère qu’avec Nighthawk, les améliorations de Qiskit, et le suivi ouvert, la communauté scientifique pourra confirmer ces cas vers la fin de 2026.
Quel rôle joue Loon dans la computation quantique tolérante aux fautes ?
Loon est un processeur expérimental conçu pour tester tous les éléments clés d’une architecture tolérante aux fautes : couplages longue portée, qubits redémarrables, et un système de décodage en temps réel basé sur du hardware classique capable de traiter le code qLDPC avec une vitesse 10 fois supérieure et une latence inférieure à 480 nanosecondes. Son but est de valider l’architecture que IBM prévoit pour ses ordinateurs tolérants aux fautes en 2029.
Comment la nouvelle API C et C++ de Qiskit facilite-t-elle l’intégration avec des environnements HPC ?
Les API en C et C++ permettent aux développeurs et chercheurs d’appeler directement le matériel quantique dans leurs applications HPC existantes, sans changer de langage ni environnement. Cela facilite la création de systèmes hybrides où la partie classique s’exécute sur des clusters HPC, en déléguant les tâches quantiques à des processeurs comme Nighthawk, tout en bénéficiant de techniques de mitigation d’erreurs accélérées par HPC, réduisant de plus de 100 fois le coût de précision.
