En 2020, IBM avait publié sa première roadmap autour de l’informatique quantique. Big Blue vient de la remettre à jour et vise désormais les 4000 qubits à l’horizon 2025…
IBM n’avait pas revu sa roadmap « hardware quantique » depuis sa publication en 2020. C’est chose faite cette semaine, alors que Big Blue ouvre les portes de sa conférence Think 2022.
À l’origine, cette roadmap prévoyait d’atteindre les 127 qubits en 2021 et les 433 qubits en 2022, le millier de qubits étant promis pour 2023.
Jusqu’ici, IBM ne semble pas avoir pris beaucoup de retard. Le constructeur a effectivement introduit son processeur quantique Eagle 127 qubits fin 2021 et s’attache depuis à fiabiliser sa machine. La génération « Osprey » est toujours prévue avant la fin 2022 et le fameux Condor, premier système quantique IBM à franchir le millier de Qubits, est toujours attendu avant la fin 2023.
« En deux ans seulement, notre équipe a fait des progrès incroyables sur notre feuille de route quantique existante. La mise en œuvre de notre vision nous a donné une visibilité claire de l’avenir de l’ordinateur quantique et de ce qu’il faudra faire pour passer à l’ère de l’informatique quantique pratique », explique Darío Gil, vice-président senior et directeur de la recherche chez IBM.
La nouvelle roadmap s’étend jusqu’à 2026 et met aussi en avant une nouvelle approche. Dès 2023, IBM compte introduire des machines à multiples processeurs Qubits. Parallèlement au système Condor et son processeur 1121 Qubits, IBM travaille sur une machine « Heron » disposant de plusieurs processeurs de 133 Qubits. Et le constructeur estime qu’au-delà de 2023, toutes ses machines quantiques s’appuieront sur des systèmes agrégeant plusieurs processeurs quantiques.
« Pour répondre au défi de la scalabilité, nous allons introduire trois approches distinctes. Tout d’abord, en 2023, nous introduirons Heron : un processeur à 133 qubits doté d’un matériel de contrôle et de logiciels qui permettent une communication classique en temps réel entre des processeurs distincts afin de créer des systèmes modulaires capable de monter à l’échelle malgré les limitations physiques » explique Jay Gambetta, VP Quantum Computing chez IBM.
« La deuxième approche consiste à étendre la taille des processeurs quantiques en permettant l’utilisation de processeurs multi-puces. Crossbill, un processeur de 408 qubits, sera constitué de 3 puces connectées par des coupleurs « puce à puce »… L’objectif de cette architecture est de donner aux utilisateurs l’impression qu’ils n’utilisent qu’un seul processeur, plus grand ».
La troisième approche, également prévue pour 2024, veut interconnecter des processeurs multi-puces par un lien de communication quantique entre les processeurs pour prendre en charge une vraie « parallélisation quantique ». « Nous espérons introduire le processeur Flamingo à 462 qubits doté d’un lien de communication quantique intégré que nous assemblerons dans un démonstrateur reliant au moins trois processeurs Flamingo dans un système de 1 386 qubits. Nous nous attendons à ce qu’un tel lien quantique se traduise par des portes plus lentes et de moindre fidélité entre les processeurs. Notre logiciel devra donc être conscient de cette limitation d’architecture afin que nos utilisateurs puissent tirer le meilleur parti de ce système » anticipe Jay Gambetta.
C’est en combinant ces trois approches qu’IBM espère pouvoir atteindre son objectif 2025, la machine Kookaburra combinant au moins 4158 qubits !
La nouvelle roadmap IBM ne se limite cependant pas aux objectifs matériels. Elle intègre également les développements des logiciels et des infrastructures qui permettront de tirer avantage de l’informatique quantique (IBM avait publié une roadmap ‘logiciel quantique’ en 2021). Côté Logiciels, IBM anticipe ainsi différentes étapes permettant d’améliorer la suppression ou l’atténuation des erreurs inhérentes aux systèmes quantiques. L’éditeur-constructeur a lancé cette année son Qiskit Runtime qui encapsule des requêtes quantiques courantes dans des API faciles à appeler et exploiter. IBM compte désormais étendre ces API en 2023 pour simplifier l’exécution de traitements quantiques sur des processeurs quantiques parallélisés. Et IBM anticipe déjà des couches logicielles supérieures afin de concrétiser des infrastructures quantiques « Serverless » indispensables pour masquer la complexité inhérente à des machines comme Kookaburra.
Selon IBM, il faudra néanmoins attendre au moins 2023 pour voir les premiers prototypes d’applications quantiques pratiques à même de transfigurer les problématiques informatiques d’optimisation, de Machine Learning et de science de la nature et voir ainsi les premières applications pratiques de l’informatique quantique.
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