Au cinéma comme à la télévision, le nom Q est généralement réservé à des personnages exceptionnels. Dans les films de James Bond, l’agent « Q » dirige le département recherche et développement du MI6 et il est l’inventeur de tous les gadgets futuristes utilisés par l’agent secret britannique. Dans Star Trek, l’espèce des Q est connue pour son omnipotence et son omniscience. Le programme Q d’IBM n’est pas moins remarquable : le constructeur prévoit de créer d’ici quelques années un ordinateur quantique dépassant les 50 qubits. Autant dire que ce jour-là, nos fidèles ordinateurs classiques seront bons à jeter à la poubelle !

IBM Q compte proposer des services de calcul quantique payants aux utilisateurs, un peu à l’image de ce que fait aujourd’hui Watson d'IBM. Sauf que, dans le cas de Q, les ordinateurs classiques seront remplacés par des ordinateurs quantiques. L'ordinateur quantique à 50 qubits que compte développer IBM sera 10 fois plus grand que le système à 5 qubits déjà hébergé par le constructeur. Évidemment, celui-ci sera capable de faire des choses que les ordinateurs conventionnels ne peuvent pas faire. « Le Q va permettre d’accélérer la recherche en pharmacologie pour développer de nouveaux médicaments et de faire de nouvelles découvertes scientifiques », a ainsi déclaré IBM.

Des usages inexplorés de l'informatique quantique 

Radicalement différents des ordinateurs PC, les ordinateurs quantiques pourraient donc un jour remplacer les ordinateurs et les serveurs actuels. Déjà, ils vont permettre d’aller plus loin dans le calcul informatique. En effet, l’informatique classique a atteint ses limites, et il devient de plus en plus compliqué de réduire la taille des puces. En développant des ordinateurs quantiques, le constructeur veut montrer que ces systèmes ne sont pas du domaine du rêve théorique, le but ultime d'IBM étant de construire un ordinateur quantique universel à plusieurs milliers de qubits qui sera capable d’exécuter les tâches informatiques les plus variées. « L'ordinateur quantique à 50 qbits offre une taille suffisante pour développer des algorithmes et commencer à résoudre certains problèmes réels », a déclaré Scott Crowder, vice-président et CTO de l’informatique quantique, IBM Systems.

« Grâce à ces ordinateurs plus rapides, nous pourrons également découvrir des usages inexplorés de l’informatique quantique », a encore déclaré Scott Crowder. « Les ordinateurs quantiques sont très bons pour résoudre des problèmes dans des domaines comme la découverte de médicaments et l’analyse des structures moléculaires, où il est nécessaire de prendre en compte plusieurs aspects d’un problème, et en particulier les aspects les moins évidents », a ajouté le CTO. « Aujourd’hui, en raison de la puissance de calcul nécessaire, les ordinateurs et les serveurs actuels sont insuffisants pour aller plus loin dans la découverte de médicaments et l'analyse de la composition moléculaire. Ces machines permettent d’explorer les grands ensembles de données pour y trouver des réponses, mais pas au-delà », a encore déclaré Scott Crowder.

Les partenaires en renfort

Certes, le lancement d’un service commercial basé sur le calcul quantique n’est pas encore pour demain et IBM poursuit ses recherches. Mais les retours suscités par le lancement, en mai dernier de l’ordinateur quantique à 5 qubits, ont été surprenants. « L’ordinateur a attiré plus de 40 000 utilisateurs, il a servi dans plus de 200 000 expériences et 15 articles de recherche ont été rédigés par la communauté externe », a déclaré Jerry Chow, responsable du groupe de calcul quantique expérimental d'IBM. Le processeur quantique 5 qbits actuel d'IBM est accessible depuis un ordinateur ou un terminal mobile via une plateforme de cloud public dans le cadre d'un programme appelé Quantum Experience. L’offre restera disponible gratuitement. Ces résultats ont encouragé IBM à étendre son programme et à lancer IBM Q.

Le constructeur hébergera lui-même les plus gros ordinateurs quantiques en cours de construction, car ces machines ont besoin d’armoires et de mécanismes de refroidissement particuliers. Mais IBM fera appel à des partenaires de l'industrie pour développer des systèmes en fonction des usages et pour stabiliser les machines. Le développement d’un ordinateur quantique représente un grand défi, en particulier parce que ces systèmes sont très instables. Les ordinateurs actuels stockent les bits sous forme de 1 ou de 0, alors que les qubits peuvent adopter plusieurs états simultanément, par exemple prendre à la fois les valeurs de 1 et de 0. Cette technique dite de superposition permet aux ordinateurs quantiques d'augmenter considérablement leur capacité de traitement par rapport à l’informatique classique.

Intel et Microsoft également dans la course

Les qubits sont notoirement instables et leur état est facilement perturbé : un simple rayonnement électromagnétique peut contrarier les cycles de calcul. Or, si l’on veut utiliser les ordinateurs quantiques pour des tâches soutenues comme le séquençage génomique, il est nécessaire de stabiliser les qubits pour garantir la fiabilité des résultats. « Les chercheurs d'IBM ont travaillé sur ces problèmes de maîtrise de la stabilité des qubits, et l'ordinateur quantique à 50 qbits viendra couronner ce travail », ont déclaré les responsables de l'entreprise. Les chercheurs se sont essentiellement focalisés sur la stabilité des ordinateurs quantiques, mais également sur la connectivité entre les qubits, et sur l’atténuation et la correction d'erreurs.

IBM n’est pas le seul constructeur à développer des ordinateurs quantiques. Intel et Microsoft s’y intéressent aussi. À ceci près que la firme de Redmond fonde sa recherche sur une particule qui n'existe qu'en théorie. D-Wave propose également un ordinateur de recuit simulé quantique de 2000 qbits - il coûte 15 millions de dollars - appelé 2000Q, qui sera accessible via le cloud. IBM a également développé un nouveau type d'ordinateur basé sur des puces qui s’inspirent du fonctionnement du cerveau humain, comme son processeur expérimental TrueNorth. Le NS16e a parcouru un long chemin et pourrait également donner lieu à un programme spécialisé. Ces ordinateurs sont davantage conçus pour des tâches, comme l'apprentissage machine, déjà accomplies par les ordinateurs actuels. IBM proposera également des SDK (kits de développement de logiciels) et des API afin de faciliter le portage du code écrit avec des interfaces de programmation populaires vers les ordinateurs quantiques.