Bitcoin Q-Day à l'horizon ? Nouvelle puce quantique IBM prévue pour atteindre un autre jalon

En bref

• IBM a présenté les processeurs quantiques Nighthawk et Loon mercredi.
• Les 120 qubits et 218 coupleurs de Nighthawk supportent des circuits allant jusqu'à 5 000 portes à deux qubits.
• IBM vise un avantage quantique vérifié par la communauté d'ici 2026 et des étapes vers la tolérance aux pannes d'ici 2029.

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IBM a dévoilé mercredi les prochaines étapes de sa feuille de route pour l'informatique quantique pratique, présentant des processeurs, des logiciels et des méthodes de fabrication améliorés qui, selon elle, aideront à propulser le domaine vers un avantage quantique vérifié d'ici 2026 et vers des étapes en vue de la tolérance aux pannes d'ici 2029.

“Avantage quantique” fait référence au moment où un ordinateur quantique effectue une tâche qu'aucun ordinateur traditionnel ne peut égaler. La tolérance aux pannes est la capacité d'un ordinateur quantique à maintenir sa performance stable face aux erreurs. Si la feuille de route d'IBM se concrétise, alors le processeur Nighthawk d'IBM marquerait une étape cruciale vers un ordinateur quantique commercialement viable d'ici la fin de la décennie.

Bien que l'annonce d'IBM rapproche l'informatique quantique du “jour Q”, les nouveaux processeurs sont encore loin de représenter une menace pour le chiffrement protégeant le Bitcoin.

Craquer la cryptographie à courbe elliptique de Bitcoin nécessiterait un ordinateur quantique tolérant aux pannes avec environ 2 000 qubits logiques, ce qui équivaut à des dizaines de millions de qubits physiques une fois la correction d'erreurs prise en compte. Le Quantum Nighthawk est un processeur de 120 qubits conçu pour gérer des calculs plus complexes tout en maintenant de faibles taux d'erreur.

Néanmoins, le jour Q approche. Les premiers systèmes Nighthawk devraient atteindre les utilisateurs d'ici la fin de 2025, avec de futures itérations prévues pour dépasser 1 000 qubits connectés d'ici 2028. La puce connecte chaque qubit par l'intermédiaire de 218 coupleurs réglables, soit environ 20 % de plus que le précédent design Heron d'IBM en 2023. IBM a déclaré que la nouvelle architecture permet des circuits environ 30 % plus complexes, prenant en charge des calculs de jusqu'à 5 000 portes à deux qubits.

Le Nighthawk est le prochain point d'étape dans la feuille de route Starling d'IBM, une série d'étapes annoncées en juillet pour livrer un ordinateur quantique à grande échelle et tolérant aux fautes—IBM Quantum Starling—d'ici 2029. Atteindre l'objectif de fabrication d'un ordinateur quantique évolutif pour une utilisation industrielle nécessite des avancées significatives dans l'architecture modulaire et la correction d'erreurs, parmi d'autres avancées anticipées dans le développement de Starling.

L'annonce d'IBM a suivi une vague de nouveaux investissements dans l'informatique quantique. En octobre, Google a déclaré que son processeur Willow avait réalisé un gain de vitesse quantique vérifié, complétant une simulation physique plus rapidement que n'importe quel superordinateur classique connu. Ce résultat a ravivé les craintes concernant la sécurité à long terme du chiffrement de Bitcoin.

Pour soutenir ses ambitions quantiques, IBM s'est associé à Algorithmiq, à l'Institut Flatiron et à BlueQubit pour lancer un traqueur d'avantage quantique, une plateforme open-source permettant de comparer les résultats quantiques et classiques lors d'expériences de référence.

IBM a également annoncé qu'elle élargissait son logiciel Qiskit pour s'adapter au nouveau matériel. La société a déclaré que les circuits dynamiques dans Qiskit amélioraient la précision de 24 % à l'échelle de 100 qubits. Une nouvelle interface C-API relie Qiskit à des systèmes classiques haute performance pour accélérer l'atténuation des erreurs, réduisant, selon IBM, le coût de l'extraction de résultats précis de plus de 100 fois.

D'ici 2027, IBM prévoit d'ajouter des bibliothèques de calcul pour l'apprentissage machine et l'optimisation afin d'aider les chercheurs à modéliser des systèmes physiques et chimiques.

Construire vers la tolérance aux pannes

IBM a également annoncé des progrès sur son processeur Quantum Loon expérimental, que la société a déclaré démontrer tous les composants matériels clés nécessaires à l'informatique quantique tolérante aux pannes. L'architecture de la puce s'appuie sur des technologies déjà prouvées dans d'autres systèmes de test, y compris des “c-couplers” à longue portée qui relient des qubits distants et la capacité de réinitialiser les qubits entre les opérations.

La société a rapporté une amélioration de la vitesse de décodage des erreurs multipliée par dix, atteignant une correction en temps réel en moins de 480 nanosecondes en utilisant des codes qLDPC — une étape qu'elle a déclarée avoir atteinte un an avant le calendrier prévu.

Pour accélérer le développement, IBM a transféré la production de ses puces quantiques vers une ligne de plaquettes de 300 millimètres au Albany NanoTech Complex à New York. La transition, a-t-elle déclaré, a doublé la vitesse de recherche, augmenté la complexité des puces par dix et permis le développement et l'exploration parallèles de multiples conceptions de processeurs.

IBM a déclaré que les mises à jour marquent des progrès continus vers des systèmes quantiques évolutifs et tolérants aux pannes, et fournissent les bases pour des démonstrations vérifiées par la communauté de l'avantage quantique dans les prochaines années.

« Nous croyons qu'IBM est la seule entreprise capable d'inventer rapidement et de mettre à l'échelle des logiciels, matériels, fabrications et corrections d'erreurs quantiques pour débloquer des applications transformantes », a déclaré Jay Gambetta, directeur de la recherche chez IBM, dans un communiqué.