Les appareils informatiques conventionnels joueront un rôle crucial en transformant les ordinateurs quantiques en outils dotés d’applications réelles.
Yonathan Cohen de Quantum Machines s'exprimant à la conférence AQC25
Les ordinateurs conventionnels pourraient bien être un ingrédient essentiel pour rendre les ordinateurs quantiques vraiment utiles. C'est le message d'un rassemblement de chercheurs ce mois-ci, qui a expliqué que les ordinateurs classiques sont essentiels pour contrôler les ordinateurs quantiques, décoder les résultats de leurs calculs et même développer de nouvelles techniques pour fabriquer des ordinateurs quantiques à l'avenir.
Les ordinateurs quantiques sont fabriqués à partir de qubits – des objets quantiques qui peuvent se présenter sous la forme d’atomes extrêmement froids ou de minuscules circuits supraconducteurs. Plus un ordinateur quantique possède de qubits, plus il devient puissant sur le plan informatique.
Mais les qubits sont fragiles et doivent donc être soigneusement calibrés, surveillés et contrôlés. Sinon, ils peuvent introduire des erreurs dans les calculs exécutés sur un ordinateur quantique ou rendre ces appareils inefficaces. Pour contrôler les qubits, les chercheurs se tournent vers les technologies informatiques classiques, dont ils ont discuté lors de la conférence AQC25 à Boston, Massachusetts, le 14 novembre.
Organisée par Quantum Machines, qui fabrique des contrôleurs pour plusieurs types de qubits, la conférence AQC25 a rassemblé plus de 150 chercheurs, allant des professeurs d'informatique quantique aux PDG de start-up d'IA. À travers plusieurs dizaines de présentations, ils ont développé le rôle de l’informatique conventionnelle en tant que technologie habilitante – et parfois facteur limitant – pour l’avenir de l’informatique quantique.
Selon Shane Caldwell, scientifique chez Nvidia, on s'attend à ce qu'un ordinateur quantique tolérant aux pannes pour des problèmes utiles ne soit rendu possible que s'il est soutenu par une infrastructure informatique classique à l'échelle pétascale – l'échelle à laquelle fonctionnent actuellement les supercalculateurs traditionnels les plus puissants au monde. Bien que Nvidia ne fabrique pas son propre matériel informatique quantique, la société a récemment lancé un système permettant de connecter des processeurs informatiques quantiques (QPU) avec des GPU traditionnels – les composants informatiques spécialisés couramment utilisés dans l'apprentissage automatique et le calcul scientifique haute performance.
Même lorsqu’un ordinateur quantique fonctionne efficacement, ses résultats se présentent sous la forme d’un ensemble de propriétés quantiques de ses qubits. Ceux-ci doivent être décodés dans des formats plus traditionnels pour devenir utiles – nécessitant là encore des appareils informatiques classiques.
Pooya Ronagh de la start-up 1Qbit, basée à Vancouver, a parlé de ce décodage et de la manière dont cela signifie que la vitesse des ordinateurs quantiques tolérants aux pannes sera déterminée par la vitesse de fonctionnement de ses composants classiques, tels que les contrôleurs et les décodeurs. En d’autres termes, le fait qu’une machine coûteuse fabriquée à partir de matériel quantique hautement spécialisé doive fonctionner pendant quelques jours ou quelques heures pour résoudre un problème informatique peut dépendre de ses parties non quantiques.
Dans une autre présentation, Benjamin Lienhard du Walther-Meissner-Institute for Low Temperature Research en Allemagne a expliqué comment l'utilisation d'algorithmes d'apprentissage automatique traditionnels pourrait rendre plus efficace la lecture des états quantiques des qubits supraconducteurs. De même, Mark Saffman de l'Université du Wisconsin-Madison a rapporté l'utilisation de réseaux neuronaux classiques pour améliorer la lecture des qubits fabriqués à partir d'atomes extrêmement froids. Quel que soit le type de qubit qu’ils étudient, les chercheurs ont convenu que les dispositifs non quantiques contribueraient à rendre ces qubits utiles.
Blake Johnson d'IBM a présenté les détails du décodeur informatique classique que son équipe développe dans le cadre du projet de construction d'un superordinateur quantique d'ici 2029. Ce superordinateur utilisera un système de correction d'erreurs non traditionnel, et un décodage efficace est l'un de ses plus grands défis.
« Au fil du temps, nous constatons que plus nous rapprochons l'informatique classique des QPU, plus nous pouvons pousser les performances intégrées du système à de nouvelles limites », a déclaré Yonathan Cohen de Quantum Machines.
Les ordinateurs traditionnels jouent même un rôle dans l’évaluation du comportement des futurs ordinateurs quantiques et de la manière dont ils seront construits. Par exemple, Izhar Medalsy, d'une start-up appelée Quantum Elements, a déclaré que les versions virtuelles d'ordinateurs quantiques alimentées par l'IA – ou « jumeaux numériques » – de l'entreprise peuvent éclairer la conception matérielle réelle.
La Quantum Scaling Alliance, codirigée par le lauréat du prix Nobel 2025 John Martinis, était également représentée à la conférence. Cela illustre l’importance de la collaboration quantique et classique. L'alliance connecte des constructeurs de qubits, des sociétés informatiques traditionnelles telles que Hewlett Packard Enterprise et des experts en simulation de matériaux tels que la société de logiciels Synopsys.
Le consensus issu de la conférence était clair : l’avenir de l’informatique quantique approche à grands pas, mais cela est en partie grâce à des experts qui ont passé leur carrière à travailler fermement dans le monde classique.
