Scalabilité quantique : le vrai mur des fabricants d'ordinateurs

Un ordinateur quantique de quelques centaines de qubits fait déjà la une. Mais pour casser un code de chiffrement ou simuler une molécule complexe, il en faudra des centaines de milliers, peut-être des millions. Entre ces deux mondes s’étend un gouffre que les ingénieurs appellent la scalabilité : l’art de faire grandir une machine sans qu’elle s’effondre sous ses propres erreurs. C’est aujourd’hui le verrou le plus sérieux de toute l’industrie quantique.

Pourquoi grandir détruit la machine

Le problème tient à la nature même du qubit. Là où un bit classique vaut sagement 0 ou 1, un qubit exploite la superposition pour occuper les deux états à la fois, et l’intrication pour se lier à ses voisins. Cette richesse fait sa puissance — un système de quelques centaines de qubits dépasse en théorie la mémoire de tous les superordinateurs réunis — mais aussi son extrême fragilité.

Car un qubit est un objet d’une délicatesse absolue. Une vibration, une trace de chaleur, un champ électromagnétique parasite suffisent à brouiller son état : c’est la décohérence. Sur les meilleures machines actuelles, l’information ne tient cohérente que pendant une fraction de seconde, le temps de quelques centaines à un millier d’opérations au mieux. Et plus on ajoute de qubits, plus les sources de perturbation et les interférences indésirables se multiplient. Agrandir la machine ne se contente donc pas d’additionner de la puissance ; cela additionne aussi du bruit, et chaque qubit supplémentaire peut contaminer ses voisins. Pour limiter les dégâts, les fabricants de qubits supraconducteurs doivent plonger leurs puces dans des réfrigérateurs cryogéniques refroidis à quelques millièmes de degré au-dessus du zéro absolu — un défi d’ingénierie qui se corse à mesure que les circuits grossissent. C’est tout l’enjeu de la sortie de l’ère bruyante des ordinateurs quantiques.

L’interconnexion, casse-tête caché

Un deuxième obstacle, moins visible, pèse tout autant. Dans un processeur classique, relier des milliards de transistors est une routine industrielle maîtrisée depuis des décennies. Dans une puce quantique, chaque qubit doit pouvoir interagir avec plusieurs autres pour exécuter des opérations logiques — et ces liaisons doivent rester d’une précision chirurgicale.

Or la qualité de ces opérations, mesurée par la « fidélité » des portes, plafonne vite quand le réseau s’étend. Les fabricants explorent donc des architectures inédites : grilles régulières de qubits, modules reliés entre eux, couplages dédiés. IBM a ainsi dévoilé en 2025 sa puce Nighthawk, dotée de 120 qubits et d’une topologie carrée portant le nombre de coupleurs à 218, avec l’ambition d’exécuter à terme jusqu’à 15 000 portes quantiques par circuit¹. Chaque coupleur supplémentaire densifie la connectivité, mais ouvre aussi une nouvelle porte au bruit. Tout l’art consiste à arbitrer entre densité, fidélité et coût.

La parade modulaire : assembler plutôt que grossir

Face à ce mur, une stratégie s’impose : cesser de vouloir une puce géante, et relier plusieurs puces moyennes — comme on bâtit un superordinateur classique en assemblant des serveurs. C’est le pari d’IBM, qui a fait de la modularité l’épine dorsale de sa feuille de route.

Après son processeur Condor et ses 1 121 qubits supraconducteurs dévoilé fin 2023², l’entreprise vise pour 2026 un système baptisé Kookaburra : trois puces de 1 386 qubits reliées par des connecteurs inter-puces, pour un total dépassant 4 000 qubits³. L’idée n’est plus d’empiler indéfiniment les qubits sur un seul circuit, mais de faire communiquer des modules. IBM décrit cette ambition comme un « supercalcul centré sur le quantique », où des processeurs quantiques dialoguent entre eux et avec des machines classiques⁴. La construction de tels écosystèmes industriels devient une condition du passage à l’échelle.

Trois familles de qubits en compétition

Aucune technologie ne s’est encore imposée, et c’est l’un des traits les plus frappants de cette course. Trois grandes familles s’affrontent, chacune avec ses atouts et ses limites de scalabilité.

Les qubits supraconducteurs, choisis par IBM et Google, dominent en nombre brut mais affichent des fidélités plus modestes et exigent un refroidissement extrême. Les ions piégés, eux, misent sur la qualité : en octobre 2025, IonQ revendiquait une fidélité de portes à deux qubits de 99,99 %, un record mondial⁵, tandis que Quantinuum lançait en novembre 2025 son système Helios, fort de 98 qubits d’ions et de 48 qubits logiques⁶. Plus difficiles à interconnecter, ils peinent toutefois à grandir vite. Enfin, les atomes neutres piégés dans des « pinces optiques » constituent la voie qui progresse le plus rapidement en taille : des réseaux de plus d’un millier de sites atomiques ont été démontrés, et la société QuEra a présenté 96 qubits logiques, soit le double de Quantinuum⁷. Cette diversité technologique nourrit directement les choix de tolérance aux fautes à venir.

La métrique qui change tout : le qubit logique

Le piège, pour le grand public comme pour les investisseurs, serait de ne regarder que le nombre de qubits affiché. Car un qubit physique imparfait ne vaut rien seul. La vraie unité de compte est le qubit « logique » : un qubit fiable obtenu en regroupant des dizaines, voire des milliers de qubits physiques dont la correction d’erreur quantique masque les défauts.

Or les codes correcteurs actuels sont gourmands : il peut falloir un millier de qubits physiques pour un seul qubit logique robuste. À ce prix, une machine réellement utile en réclamerait des centaines de milliers, voire des millions — d’où l’obsession des fabricants pour la sobriété des codes. C’est pourquoi IBM travaille sur des codes dits qLDPC, censés réduire ce coût jusqu’à 90 %, en route vers le système Starling : une machine tolérante aux fautes visée pour 2029, capable d’exécuter plus de 100 millions d’opérations sur 200 qubits logiques⁸. Ce déplacement de métrique résume tout l’enjeu : la scalabilité ne consiste plus à empiler des qubits bruts, mais à en tirer le maximum de puissance réellement exploitable.

Le test de 2026 : grandir sans se dégrader

L’informatique quantique a quitté le temps des promesses pour celui de l’ingénierie de masse. Le mur de la scalabilité n’est plus une impossibilité de principe — les démonstrations de correction d’erreurs l’ont montré — mais un défi de fabrication, de refroidissement et d’assemblage à très grande échelle.

Le signal à surveiller en 2026 ? Le premier système modulaire qui prouvera qu’on peut relier plusieurs puces sans que la fidélité s’effondre. Si ce verrou saute, la trajectoire vers des machines de plusieurs milliers, puis de millions de qubits, deviendra crédible. Sinon, le fossé entre les prouesses de laboratoire et les ordinateurs réellement utiles restera béant encore quelques années.