IBM a annoncé Nighthawk r3, sa prochaine puce quantique supraconductrice, conçue pour exécuter 10 000 opérations avec précision sur 520 qubits programmables. Le groupe prévoit en 2027 de relier deux puces r3 dans un système de 1 040 qubits.
- IBM annonce Nighthawk r3, une puce capable d’exécuter 10 000 opérations sur 520 qubits programmables.
- Elle repose sur un réseau carré qui relie chaque qubit à davantage de voisins.
- Nighthawk r2 accélère la réinitialisation des qubits et atteint plus de 100 000 circuits par seconde.
- IBM prévoit en 2027 un système de 1 040 qubits en reliant deux puces r3.
Un qubit, ou bit quantique, est l’unité de base d’un ordinateur quantique. La famille Nighthawk repose sur une architecture dite à réseau carré : la plupart des qubits sont reliés à quatre voisins, contre deux ou trois sur les conceptions précédentes. Selon IBM, cette connectivité permet d’exprimer davantage de structures d’intrication avec moins d’opérations de permutation.
La puce actuellement en production, Nighthawk r2, compte 120 qubits programmables, 218 coupleurs et 120 éléments de réinitialisation, soit 458 éléments physiques au total. Elle est accessible via l’IBM Quantum Platform, dans le cloud.
Une réinitialisation plus rapide
Selon IBM, le principal frein des processeurs précédents était la réinitialisation des qubits. La méthode utilisée sur Heron, dite conditionnelle, mesure le qubit puis le retourne s’il se trouve dans l’état excité. Elle ne permet toutefois pas de corriger les qubits « fuyants », si bien que la puce reste inactive pendant plusieurs centaines de microsecondes entre deux tirs.
Nighthawk r2 remplace cette approche par un dispositif de réinitialisation dissipative associé à chaque qubit. Un coupleur ajustable relie chaque qubit à un environnement froid à la demande. Le temps de relaxation effectif, noté T1, passerait ainsi d’environ 200 microsecondes à environ 25 nanosecondes, et le temps d’inactivité entre deux exécutions tomberait jusqu’à 1 microseconde. IBM annonce le résultat suivant : plus de 100 000 circuits par seconde, contre environ 4 000 pour Heron.
Selon IBM, les clients ont déjà exécuté 34 milliards de circuits sur Nighthawk r2. Les gains rapportés par les partenaires, que IBM présente comme auto-déclarés, vont jusqu’à 19 fois la vitesse des processeurs précédents. Le fournisseur d’énergie E.ON cite un gain de 15 fois en apprentissage automatique quantique pour l’optimisation des réseaux électriques, et le laboratoire Oak Ridge National Laboratory de 12 fois sur une simulation de matériaux magnétiques. Pour Q-CTRL, une simulation fermionique à 60 qubits a vu son temps d’exécution passer de 4 minutes 25 secondes à 23 secondes.
Relier les puces
La voie vers 1 040 qubits passe par les l-couplers, des interconnexions entre puces. IBM a relié deux puces Nighthawk r1 avec quatre de ces liaisons, chacune utilisant un câble de 80 cm. Le transfert d’état atteindrait jusqu’à 99,3 %, avec une moyenne de 99 %, alors que l’objectif affiché est de 99,9 %. IBM indique par ailleurs avoir relié deux modules cryogéniques, atteignant moins de 15 millikelvins en moins de cinq jours.
Nighthawk r3 conserve le réseau carré et les opérations rapides de r2, avec 2 034 qubits physiques et dix l-couplers. Il reste toutefois une conception et non un matériel livré. Le système de 1 040 qubits, lui, est présenté comme un projet pour 2027.
