IBM prévoit un système quantique modulaire de 1 040 qubits pour 2027

Les liaisons puce à puce remplacent les dies de silicium uniques

Fabriquer des puces quantiques comptant un plus grand nombre de qubits crée de graves difficultés de fabrication et de bruit. Pour contourner les limites de la fabrication sur une puce unique, IBM a conçu l'architecture Nighthawk r3 afin de permettre la communication entre plusieurs puces, comme le rapporte Interesting Engineering. Chaque puce Nighthawk r3 comprend 2 034 qubits physiques et 520 qubits programmables, tout en conservant la connectivité en grille carrée établie lors des itérations matérielles précédentes.

Le mécanisme matériel central est un ensemble de 10 connecteurs puce à puce appelés l-coupleurs. Ces composants permettent aux processeurs quantiques de transférer directement des états quantiques de l'un à l'autre. Lors d'essais antérieurs entre deux puces Nighthawk r1, quatre l-coupleurs ont atteint une fidélité de transfert d'état de 99,3 %. Les ingénieurs visent désormais un seuil de fidélité de 99,9 % avant de relier deux processeurs r3 de 520 qubits au sein du système de 1 040 qubits prévu pour 2027.

Vitesses d'exécution et essais industriels sur Nighthawk r2

Le système prévu pour 2027 s'appuie sur les données opérationnelles recueillies avec le processeur Nighthawk r2, lancé en septembre 2026. Ce modèle fournit jusqu'à 100 000 échantillons par seconde et traite des calculs dépassant 7 500 opérations quantiques sur 120 qubits. Des partenaires externes ont exécuté plus de 34 milliards de circuits sur ce matériel pour tester des problèmes commerciaux et scientifiques, selon Interesting Engineering.

Le fournisseur d'énergie allemand E.ON a fait état d'un gain de vitesse de 15 fois en appliquant des modèles quantiques d'apprentissage automatique à l'optimisation des réseaux électriques. Dans le cadre de simulations académiques, Oak Ridge National Laboratory a testé des matériaux magnétiques sur le matériel r2, achevant ses calculs 12 fois plus rapidement que sur l'ancienne plateforme Heron d'IBM. L'éditeur de logiciels Algorithmiq a également enregistré une accélération du temps d'exécution de huit fois par rapport à ses premiers essais sur Heron, en exécutant des circuits que les supercalculateurs classiques ont du mal à simuler.

Informatique quantique hybride et clusters haute performance

La seule mise à l'échelle du matériel ne suffit pas à lever les goulots d'étranglement des calculs, car les charges de travail quantiques nécessitent l'informatique classique pour évaluer les erreurs, traiter le bruit et interpréter les mesures. IBM a relié ses systèmes d'informatique quantique à des clusters classiques de calcul haute performance via une plateforme Quantum Platform mise à jour, rapporte Interesting Engineering.

Cette configuration hybride a montré des gains mesurables lors d'essais menés avec des instituts de recherche. Des scientifiques du RIKEN et d'IBM ont mené à bien une procédure existante de diagonalisation quantique cinq fois plus vite, tout en effectuant 100 fois plus de calculs que lors de leur étude initiale. Dans un autre projet biomédical, RIKEN et la Cleveland Clinic ont analysé 608 millions d'échantillons pour modéliser des structures biologiques complexes. La coordination automatisée entre serveurs classiques et processeurs quantiques a réduit le temps de traitement d'un facteur 33, servant de banc d'essai sur la voie d'IBM vers l'informatique tolérante aux fautes.