IBM a dévoilé son projet de construction du premier ordinateur quantique à grande échelle et tolérant aux pannes au monde, ouvrant ainsi la voie à l'informatique quantique pratique et évolutive. Livré d'ici 2029, IBM Quantum Starling sera construit dans un nouveau centre de données IBM Quantum à Poughkeepsie, dans l'État de New York, et devrait effectuer 20 000 fois plus d'opérations que les ordinateurs quantiques actuels. Pour représenter l'état de calcul d'un IBM Starling, il faudrait la mémoire de plus d'un quindecillion (1048) des supercalculateurs les plus puissants au monde.

Avec Starling, les utilisateurs pourront explorer pleinement la complexité de ses états quantiques, qui dépassent les propriétés limitées accessibles par les ordinateurs quantiques actuels. IBM, qui exploite déjà un vaste parc mondial d'ordinateurs quantiques, publie une nouvelle feuille de route quantique qui présente ses plans pour construire un ordinateur quantique pratique et tolérant aux pannes. Un ordinateur quantique à grande échelle et tolérant aux pannes, doté de centaines ou de milliers de qubits logiques, pourrait exécuter des centaines de millions, voire des milliards d'opérations, ce qui permettrait de gagner du temps et de réduire les coûts dans des domaines tels que le développement de médicaments, la découverte de matériaux, la chimie et l'optimisation.

Starling sera capable d'accéder à la puissance de calcul nécessaire pour résoudre ces problèmes en exécutant 100 millions d'opérations quantiques à l'aide de 200 qubits logiques. Capable de préparer et de mesurer des qubits logiques par le biais du calcul. Capable d'appliquer des instructions universelles à ces qubits logiques.

Capable de décoder les mesures des qubits logiques en temps réel et de modifier les instructions suivantes. Modulaire pour s'adapter à des centaines ou des milliers de qubits logiques afin d'exécuter des algorithmes plus complexes. Suffisamment efficace pour exécuter des algorithmes significatifs avec des ressources physiques réalistes, telles que l'énergie et l'infrastructure. IBM présente deux nouveaux documents techniques qui détaillent comment il répondra aux critères ci-dessus pour construire une architecture à grande échelle et tolérante aux pannes.

Le premier document dévoile comment un tel système traitera les instructions et exécutera efficacement les opérations à l'aide de codes qLDPC. Ce travail s'appuie sur une approche révolutionnaire de la correction d'erreurs présentée en couverture de Nature, qui a introduit les codes qLDPC (quantum low-density parity check). Ce code réduit considérablement le nombre de qubits physiques nécessaires à la correction d'erreurs et diminue les frais généraux d'environ 90 % par rapport aux autres codes de pointe.

En outre, il présente les ressources nécessaires pour exécuter de manière fiable des programmes quantiques à grande échelle afin de prouver l'efficacité d'une telle architecture par rapport à d'autres. Le deuxième article décrit comment décoder efficacement les informations provenant des qubits physiques et trace la voie pour identifier et corriger les erreurs en temps réel avec des ressources informatiques conventionnelles. La nouvelle feuille de route d'IBM Quantum présente les étapes technologiques clés qui permettront de démontrer et de mettre en œuvre les critères de tolérance aux pannes.

Chaque nouveau processeur de la feuille de route répond à des défis spécifiques pour construire des ordinateurs quantiques modulaires, évolutifs et corrigés des erreurs : IBM Quantum Loon, prévu pour 2025, est conçu pour tester les composants architecturaux du code qLDPC, y compris les « coupleurs C » qui connectent les qubits sur de plus longues distances au sein d'une même puce. IBM Quantum Kookaburra, prévu pour 2026, sera le premier processeur modulaire d'IBM conçu pour stocker et traiter des informations codées. Il combinera la technologie quantique et un processeur unique conçu pour stocker et traiter des informations cryptées.

Il combinera les données quantiques provenant des qubits physiques et les données provenant du code QLDPC.