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IBM quantique : Une roadmap entre promesses et progrès
Par Laurent Delattre, publié le 04 décembre 2023
IBM redessine sa roadmap quantique tout en annonçant deux nouveaux processeurs, une nouvelle machine, un SDK et une nouvelle course à la fiabilité et à l’utilité plutôt qu’au nombre de qubits.
Le marketing d’IBM a beau affirmé que nous sommes entrés « dans l’ère de l’utilité quantique », où les ordinateurs quantiques ne sont plus utilisés que pour l’expérimentation mais comme outils pratiques, l’annonce de la nouvelle roadmap d’IBM montre à l’inverse que cette ère est encore loin d’être là.
Depuis quelques années, IBM publie une roadmap quantique qui vise à rythmer sa recherche sur l’informatique quantique aussi bien d’un côté matériel que d’un côté logiciel.
Sur le papier, IBM est étonnamment aligné sur sa roadmap dévoilée pour la première fois en 2019. Et c’est bien le seul sur le marché. Le moins que l’on puisse dire c’est que tous les acteurs de l’univers quantique, des américains comme Rigetti et IonQ aux français comme Pasqal ou Alice&Bob, les objectifs annoncés n’arrivent jamais à l’heure annoncée. Après Falcon en 2019 (27 qubits), Hummigbird en 2020 (65 qubits), Eagle en 2021 (127 qubits) et Osprey en 2022 (433 qubits), IBM n’a pas manqué un seul rendez-vous.
En pratique, la réalité est plus mitigée. Car les dernières évolutions des machines Falcon (qu’IBM continue de peaufiner mois après mois) sont désormais bien plus fiabilisées que tous les modèles sortis depuis et affichent même un Volume Quantique bien supérieur alors même qu’elles sont limitées à 27 qubits.
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En quête de fiabilité
Fidèle à sa Roadmap, IBM annonce avoir finalisé deux nouveaux processeurs quantiques en cette fin d’année 2023 :
* le Condor et ses 1121 Qubits ‘fonctionnels’
* et le Heron et ses 133 Qubits…
Et ne nous y trompons pas… Le plus important des deux est bien le second. Pourquoi ? Parce qu’il marque la réorientation de la roadmap d’IBM : la course n’est désormais plus au nombre de Qubits. La nouvelle roadmap donne la priorité à la fiabilisation des qubits et au nombre de portes quantiques intégrables dans les algorithmes quantiques.
Chaque génération de processeurs IBM depuis 2019 marque une volonté d’explorer de nouvelles pistes et technologies. Si le Condor continue de multiplier les qubits, le Heron cherche la fiabilité et l’intégration de la correction d’erreurs.
Deux objectifs qui sont au cœur même de la conception originale du Heron qui hérite des quatre ans de fiabilisation de Falcon et plus récemment de Eagle.
Selon IBM, « Heron » affiche les indicateurs de performance les plus élevés et les taux d’erreur les plus bas de tous les processeurs quantiques IBM à ce jour. Mais IBM n’a communiqué aucun chiffre à la presse se contentant d’affirmer que le processeur est 5 fois moins sujet aux erreurs que son prédécesseur Eagle.
Pour IBM, « Heron » affiche une fiabilité suffisante pour permettre aux ordinateurs quantiques de trouver leur utilité dans le paysage. Ça, c’est pour le côté marketing des choses. Dans la réalité, IBM estime que sa roadmap doit le conduire à des progrès réguliers autour de la correction d’erreurs et la stabilité des qubits jusqu’en 2029, date à laquelle les machines quantiques devraient se montrer suffisamment fiables pour être utiles.
En réalité, la roadmap ne voit pas vraiment les machines quantiques se démocratiser avant une dizaine d’années.
Elle montre une volonté de faire non seulement évoluer le hardware (le processeur quantique) mais également les architectures matérielles (les machines accueillant les processeurs) et le développement quantique. La nouvelle quête d’IBM n’est d’ailleurs plus une course aux Qubits mais une course aux portes quantiques ! Prochaine étape, pour IBM une évolution du Héron permettant 500 opérations de portes. Pour progresser vers 15.000 portes en 2028 et 100 millions de portes en 2029 !
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La nouvelle « Roadmap » IBM affiche ainsi de nouveaux objectifs. Au-delà des processeurs, qui vont continuer d’être produits quasi-annuellement, IBM se laisse en revanche plus de temps pour faire évoluer les infrastructures matérielles. Ainsi, Heron restera central dans les implémentations en 2024 et 2025. Une nouvelle architecture apparaîtra en 2026 avec Flamingo qui sera fiabilisée ensuite jusqu’à l’arrivée de l’architecture Starling en 2029. Celle-ci doit conduire à l’architecture « Blue Jay » (avec 2000 qubits et 1 milliard de portes) vers 2033 et la véritable popularisation de l’informatique quantique.
Un System Two
La sortie du « Heron » marque également la mise au catalogue d’IBM du « Quantum System Two », seconde génération de machines quantiques officiellement commercialisées par IBM. Le « Quantum System Two » embarque trois processeurs « Heron » pour une capacité théorique de 399 qubits. Il combine une infrastructure cryogénique évolutive protégeant les cœurs quantiques et des serveurs informatiques classiques ainsi qu’une électronique modulaire de contrôle des qubits.
Dans le cadre de la nouvelle feuille de route décennale, IBM prévoit que ce système hébergera également les futures générations de processeurs quantiques d’IBM. Elle doit servir de fondation au moins jusqu’au Starling.
IBM System Two marque une importante évolution sur le System One. C’est une machine multi-processeur embarquant 3 processeurs Heron de 133 qubits chacun. Sa partie quantique est évolutive et recevra les prochaines générations de processeur.
Un SDK en v1
Enfin, dernière annonce majeure, IBM estime avoir finalisé QisKit, son SDK quantique open source. Il agit à la fois comme une couche d’abstraction et un framework pour mettre en œuvre les machines quantiques. Estimant son API stabilisée et à même de servir de fondation à ses prochaines machines, IBM affuble son QisKit d’une version « 1.0 ». Une façon d’expliquer qu’il est désormais temps de passer aux applications utiles et donc de construire des bibliothèques utiles et sectorielles sur la base du QisKit actuel.
À bien y regarder, la nouvelle roadmap montre que même chez IBM, le temps de la recherche fondamentale n’est pas révolu. Une bonne nouvelle pour tous les autres acteurs et notamment les acteurs français comme Quandela, Pasqal et Alice&Bob qui n’apparaissent du coup pas si en retard ni sur la couche logicielle, ni sur la couche matérielle. Néanmoins IBM est aussi le premier à oser fixer un timing vers l’arrivée de machines quantiques à correction d’erreurs suffisamment intégrée pour rendre ces machines utiles. Encourageant pour tous les partisans de l’informatique quantique si IBM arrive à rester aussi fidèle à sa roadmap dans les 5 et 10 prochaines années qu’il ne l’a été ces 5 dernières années !
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