Architectures de qubits physiques, transmons IBM et plateforme quantum.ibm.com
Deuxième volet de la série, consacré aux architectures de qubits physiques, au fonctionnement détaillé des transmons IBM et à la plateforme quantum.ibm.com.
Le cœur de l’ordinateur quantique IBM repose sur le transmon : une jonction Josephson (deux couches supraconductrices séparées par une barrière isolante) couplée à un condensateur. Les paires de Cooper traversent la barrière par effet tunnel, introduisant une non-linéarité qui produit des niveaux d’énergie discrets non uniformément espacés. Seuls les deux premiers niveaux (|0⟩ fondamental, |1⟩ excité) sont sélectionnés pour former le qubit. Le contrôle s’effectue par impulsions micro-ondes calibrées, en topologie réseau hexagonal dense (heavy-hex lattice).
Les processeurs Eagle R3 de Brisbane affichent un T1 médian de 233 µs, un T2 de 152 µs, un taux d’erreur 2Q (best) de 0,325% et une puissance de 180K CLOPS. Le taux d’erreur de lecture médian atteint 1,855%. La condition T1 > T2 est courante car la cohérence est plus fragile que la simple relaxation.
L’article compare systématiquement les qubits supraconducteurs (IBM, Google — matures et rapides mais sensibles au bruit et nécessitant la cryogénie), les ions piégés (IonQ — cohérence exceptionnelle de centaines de secondes, mais opérations lentes), les qubits topologiques (Microsoft — tolérance aux fautes théorique via fermions de Majorana, non démontrée expérimentalement), les atomes neutres (Pasqal, QuEra — scalabilité via pinces optiques et états de Rydberg), les qubits photoniques (Xanadu — pas de cryogénie, vitesse de transmission, mais perte de photons), et les qubits à spin de silicium (Intel — compatibilité CMOS, miniaturisation, mais cohérence encore limitée).
L’article souligne la distinction fondamentale : les systèmes actuels sont des calculateurs quantiques spécialisés, non des ordinateurs universels. L’informatique quantique se situe au stade des années 1950 de l’informatique classique.
Grâce au cloud, la puissance de calcul quantique est désormais accessible depuis un PC personnel : trois processeurs Eagle R3 (127 qubits physiques chacun) sont disponibles en ligne avec 10 minutes de calcul par mois, permettant de créer des circuits quantiques, d’intriquer des qubits et d’exécuter des jobs sur du matériel réel.