IBM Quantum : de nouveaux modules cryogéniques vers Starling en 2029
IBM a achevé la connexion de deux modules cryogéniques destinés à abriter et connecter les processeurs de ses futurs ordinateurs quantiques. Le résultat concerne l’un des éléments les moins visibles mais les plus difficiles à mettre à l’échelle de ces machines : l’infrastructure nécessaire pour maintenir les puces à des températures très proches du zéro absolu et, en même temps, créer un nombre croissant de connexions entre différents processeurs.
Les deux modules opérationnels dépassent ensemble 2,4 mètres de hauteur et de largeur. Selon IBM, lors des tests, ils ont été refroidis ensemble à 4 degrés Kelvin, la température de l’hélium liquide, en moins de cinq jours. Le système atteint alors une température inférieure à 15 millikelvins. Les données et les caractéristiques de l’architecture sont également décrites dans la documentation technique publiée par IBM sur Zenodo le 19 août 2026.
Le refroidissement n’est pas une exigence supplémentaire. Les processeurs quantiques supraconducteurs utilisés par IBM doivent fonctionner à des températures extrêmement basses pour préserver au maximum les états quantiques des qubits. Augmenter la taille des ordinateurs, c’est donc aussi augmenter le câblage, les composants électroniques, les connexions et la capacité de l’infrastructure cryogénique sans compromettre les conditions nécessaires au fonctionnement des processeurs.
Pourquoi IBM se concentre sur un système modulaire
Le choix de conception consiste à renoncer à un seul grand cryostat, à repenser à chaque fois que le nombre de processeurs augmente. IBM a développé des modules en forme de boîte qui peuvent être installés les uns à côté des autres et connectés au sein d’un environnement partagé.
Chaque module dispose d’une chambre à vide qui, selon les données publiées par la société, offre jusqu’à douze fois plus d’espace pour le câblage que les systèmes quantiques d’IBM les plus utilisés aujourd’hui. L’espace supplémentaire sert à augmenter les connexions entre les puces présentes dans un même module et celles entre les processeurs installés dans des modules différents.
IBM décrit l’architecture comme une base extensible, conçue pour éviter le remplacement complet de l’infrastructure cryogénique à chaque nouvelle génération de matériel.
Le problème concerne directement la possibilité de construire des ordinateurs quantiques de dimensions bien plus grandes que les ordinateurs actuels. Placer un nombre croissant de qubits sur une seule puce se heurte à des limites physiques et techniques. L’une des voies suivies par le secteur consiste donc à connecter plusieurs processeurs et à les faire fonctionner comme des éléments d’une même machine.
La modularité déplace une partie de la difficulté de la puce unique vers l’ensemble du système : des connexions capables de transférer des informations quantiques, des systèmes de contrôle coordonnés, un câblage plus complexe et un environnement thermique suffisamment stable pour tous les processeurs impliqués sont nécessaires.
Des coupleurs en L devront connecter les processeurs
L’architecture cryogénique a également été dimensionnée pour accueillir les coupleurs en L développés par IBM. Il s’agit de liens conçus pour connecter des processeurs quantiques distincts au sein de réfrigérateurs à dilution.
IBM avait déjà démontré cette technologie en 2024. Dans la conception actuelle, les coupleurs en L sont destinés à permettre à des puces distinctes de partager des informations et de fonctionner en tant que composants d’un système plus vaste. Le blog technique publié par l’entreprise précise que ces connexions peuvent s’étendre sur des distances de l’ordre du mètre au sein de l’infrastructure cryogénique.
La feuille de route attribue à cette technologie un rôle spécifique dans la croissance du matériel. IBM prévoit de l’utiliser d’ici 2027 pour connecter plusieurs processeurs dans un système doté d’au moins mille qubits programmables, c’est-à-dire directement disponibles pour le traitement. Le délai représente un objectif industriel indiqué par l’entreprise et reste donc soumis à l’avancement réel du développement.
Avant d’arriver à cette configuration, IBM prévoit d’installer des processeurs Quantum Nighthawk dans les nouveaux modules d’ici 2026 pour étendre les tests opérationnels. Dans la feuille de route mise à jour, Nighthawk est la famille destinée à augmenter progressivement la taille et la complexité des circuits fonctionnant sur le matériel quantique IBM.
L’objectif déclaré est Starling en 2029
Les nouveaux cryostats font partie d’un programme plus vaste qu’IBM souhaite proposer à IBM Quantum Starling. La société a officiellement dévoilé le projet le 10 juin 2025 et continue de citer 2029 comme année prévue pour la disponibilité du système.
Starling devrait utiliser 200 qubits logiques et exécuter des circuits comprenant jusqu’à 100 millions de portes quantiques. IBM le présente comme son premier ordinateur quantique tolérant aux pannes à grande échelle, construit dans son centre de données quantiques de Poughkeepsie, New York. La feuille de route publiée par l’entreprise prévient explicitement que les informations sur les étapes futures représentent des intentions et des objectifs et peuvent être modifiées ou retirées.
La distinction entre qubits physiques et logiques est centrale. Un qubit physique est le composant matériel qui effectue des opérations quantiques, mais il est vulnérable au bruit et à d’autres erreurs. Un qubit logique, quant à lui, utilise plusieurs qubits physiques et procédures de correction pour conserver les informations de manière plus fiable.
Pour cette raison, un ordinateur tolérant aux pannes ne coïncide pas simplement avec une machine équipée d’un très grand nombre de qubits. Il doit être capable de détecter et de corriger les erreurs lors des calculs tout en conservant un niveau de fiabilité suffisant pour exécuter des algorithmes longs et complexes.
La correction des erreurs reste la priorité
IBM lie le développement de Starling aux progrès réalisés correction d’erreur quantique. En mars 2024, un groupe de chercheurs de l’entreprise a publié sur Nature une étude dédiée à une famille de codes qLDPC, basée sur ce que l’on appelle codes de vélo bivariés. L’objectif est de réduire le nombre de qubits physiques nécessaires pour construire des qubits logiques fiables par rapport à d’autres architectures de correction d’erreurs.
La feuille de route présentée en juin 2025 intègre ces codes avec des processeurs, des décodeurs et des connexions modulaires. Selon le projet IBM, la tolérance aux pannes nécessitera que tous ces composants fonctionnent simultanément : l’augmentation du nombre de qubits ne résout pas à elle seule le problème des erreurs, tandis qu’un code efficace ne suffit pas si le matériel ne peut pas être connecté et contrôlé à l’échelle requise.
L’infrastructure cryogénique annoncée en août répond donc à une problématique différente de celle abordée par les codes correcteurs, mais nécessaire au même projet. Si une future machine doit distribuer des qubits physiques sur plusieurs processeurs, elle devra les héberger dans un système capable de les faire fonctionner ensemble tout en maintenant des températures, un câblage et des interconnexions compatibles avec le fonctionnement quantique.
Des milliers de qubits dans chaque module
IBM s’attend à ce que lorsque Starling sera mis en ligne, chacun des nouveaux modules cryogéniques pourra héberger des milliers de qubits. Le chiffre indique la capacité nominale de l’infrastructure, et non les caractéristiques d’une machine déjà construite.
La transition des deux prototypes connectés vers un ordinateur tolérant aux pannes nécessite encore plusieurs étapes. La feuille de route d’IBM comprend de nouveaux processeurs, des liens entre modules, des systèmes de décodage en temps réel et une architecture capable d’effectuer des opérations de correction d’erreurs sur les qubits logiques. La société a l’intention d’utiliser les nouveaux cryostats comme plate-forme sur laquelle tester et mettre à jour ces composants avant l’arrivée de Starling.
Trois éléments déjà présents dans l’environnement IBM Quantum System Two sont intégrés à la nouvelle architecture, mais peuvent être testés et modifiés séparément. Pour IBM, ce paramètre devrait réduire le temps nécessaire pour introduire de nouvelles versions matérielles et permettre des interventions sur des sous-systèmes individuels sans repenser la structure entière.
Gambetta : des progrès sont nécessaires sur de multiples technologies
Jay Gambetta, directeur d’IBM Research et IBM Fellow, relie le résultat obtenu sur l’infrastructure cryogénique aux travaux que l’entreprise mène sur les autres éléments de la machine.
« Apporter l’informatique quantique tolérante aux pannes aux applications industrielles nécessite un certain nombre d’avancées fondamentales », a déclaré Gambetta. « Le succès de la connexion et de l’exploitation de ces modules cryogéniques représente un pas en avant majeur dans cette direction et accélérera encore nos progrès, ainsi que l’innovation continue en matière de matériel, de logiciels et d’algorithmes quantiques. »
L’annonce documente donc un résultat d’ingénierie déjà atteint — deux modules connectés et refroidis dans le même environnement — dans le cadre d’un programme dont les principaux résultats restent encore à venir. IBM devra transformer la capacité de refroidissement et de connexion de l’infrastructure en capacité d’exécuter ensemble de grandes quantités de matériel quantique corrigé des erreurs.
Le test décisif viendra avec les prochaines étapes de la feuille de route. La transition prévue vers Nighthawk et des systèmes modulaires d’au moins un millier de qubits programmables devra démontrer que l’architecture peut évoluer tout en maintenant le contrôle, la connectivité et les performances. Starling, selon les programmes déclarés par IBM, devra intégrer ces développements dans une machine dotée de 200 qubits logiques et de 100 millions d’opérations quantiques en 2029.
