Harvard crée le premier ordinateur quantique fonctionnant 2 heures en continu

Percée majeure : 2 heures de calcul quantique ininterrompu

Le 2 octobre 2025, des chercheurs de l'Université de Harvard ont annoncé dans Nature avoir développé le premier ordinateur quantique capable de fonctionner plus de 2 heures en continu sans perdre de qubits, résolvant l'un des obstacles majeurs à l'informatique quantique pratique.

Cette avancée utilise des atomes neutres piégés optiquement avec un système de réapprovisionnement dynamique qui remplace les atomes perdus en temps réel, maintenant ainsi un nombre stable de qubits opérationnels.

Selon le Professeur Mikhail Lukin, directeur du projet : "C'est comparable au passage des premiers avions qui volaient quelques minutes aux vols commerciaux de plusieurs heures. Nous avons franchi le seuil de viabilité pratique."

Caractéristiques du système Harvard :

• Qubits : 256 atomes de rubidium piégés
• Temps de fonctionnement : 2+ heures (record précédent : 15 minutes)
• Taux de perte : moins de 0,5% des atomes/heure
• Fidélité : 99,5% (maintenue sur toute la durée)
• Réapprovisionnement : automatique, transparent pour le calcul

Le défi de la perte atomique

Problème des systèmes quantiques actuels

Les ordinateurs quantiques à atomes neutres utilisent des lasers pour piéger des atomes individuels dans des positions fixes (appelées "tweezer arrays"). Cependant, ces atomes s'échappent régulièrement du piège en raison de :

Collisions avec gaz résiduel :

• Chambre ultra-vide (10^-11 torr) contient encore quelques molécules
• Collision expulse l'atome du piège optique

Chauffage laser :

• Fluctuations d'intensité laser causent vibrations atomiques
• Au-delà d'un seuil, l'atome s'échappe

Erreurs de mesure :

• Détection d'état quantique parfois détruit l'atome

Impact :

Après 15 minutes, un système de 256 qubits n'a typiquement plus que 180-200 qubits opérationnels, insuffisant pour poursuivre le calcul.

Solution : réapprovisionnement dynamique

Le système de Harvard intègre un réservoir d'atomes et un mécanisme pour recharger les sites vacants sans interrompre le calcul.

Architecture du système :

1. Zone de calcul ** :

• 256 sites de piégeage optique (grille 16x16)
• Qubits actifs effectuant le calcul quantique

2. Zone de réserve ** :

• 1000+ atomes de rubidium dans un piège magnéto-optique (MOT)
• Constamment refroidi à quelques microkelvin

3. Système de transfert ** :

• Détection en temps réel des sites vacants (monitoring optique)
• Prélèvement d'un atome du réservoir via tweezers mobiles
• Transport vers le site vacant (durée : 50-100ms)
• Insertion sans perturber les qubits voisins

Protocole de réapprovisionnement :

1. Détection perte (t=0ms)
   - Imagerie fluorescente détecte absence d'atome
   - Identification du site vacant (ex: position [8,12])

2. Isolation temporaire (t=10ms)
   - Qubits voisins mis en pause (état stocké)
   - Génération barrière optique isolant le site

3. Capture nouvel atome (t=20ms)
   - Tweezers mobile capture atome du MOT
   - Transport vers position [8,12]

4. Insertion et synchronisation (t=70ms)
   - Atome inséré et refroidi au niveau fondamental
   - Synchronisation d'état avec qubits voisins
   - Retrait barrière optique

5. Reprise calcul (t=100ms)
   - Qubits voisins réactivés
   - Calcul reprend comme si rien ne s'était passé

Performance :

• Fréquence : 1-3 réapprovisionnements par minute en moyenne
• Temps mort : moins de 1% du temps total de calcul
• Succès : 98,5% des insertions réussies du premier coup

Implications pour l'informatique quantique

Algorithmes de longue durée enfin possibles

Jusqu'ici, les algorithmes quantiques étaient limités à quelques minutes d'exécution, excluant de nombreuses applications pratiques.

Algorithmes maintenant accessibles :

Simulation quantique de la chimie :

• Simulation ab initio de molécules complexes (protéines, catalyseurs)
• Durée typique : 30-90 minutes
• Application : découverte de médicaments, design de matériaux

Optimisation combinatoire :

• Problèmes NP-difficiles (voyageur de commerce, logistique)
• Algorithme QAOA (Quantum Approximate Optimization Algorithm)
• Durée : 1-3 heures selon taille problème

Algorithmes de Shor pour factorisation :

• Casser RSA-2048 nécessite des heures de calcul quantique
• Actuellement hors de portée, désormais envisageable (avec plus de qubits)

Machine learning quantique :

• Entraînement de quantum neural networks
• Durée : heures voire jours
• Nécessite stabilité prolongée

Vers des systèmes opérationnels 24/7

L'équipe de Harvard estime que des systèmes fonctionnant en permanence sont possibles d'ici 2-3 ans.

Roadmap technique :

2026 : système fonctionnant 8+ heures

• Amélioration du vide (10^-12 torr)
• Réservoir d'atomes plus grand (10000+)
• Automatisation complète du réapprovisionnement

2027 : système fonctionnant 24+ heures

• Redondance des systèmes laser
• Maintenance prédictive par IA
• Calibration automatique continue

2028 : systèmes permanents

• Recharge continue du réservoir MOT (gaz rubidium externe)
• Aucune interruption requise
• Comparable aux datacenters classiques (uptime 99,99%)

Applications envisagées :

Cloud quantique :

• Services de calcul quantique accessibles via API
• Facturation à l'heure de calcul (comme AWS, Azure)
• Cas d'usage : simulation scientifique, finance, IA

Laboratoires virtuels :

• Simulation d'expériences physiques/chimiques
• Réduction coût et temps de R&D
• Accélération découvertes scientifiques

Comparaison avec autres approches quantiques

Atomes neutres vs autres technologies

Avantages atomes neutres :

• Scalabilité : facile d'ajouter plus d'atomes (milliers envisageables)
• Connectivité : tweezers peuvent réarranger les atomes dynamiquement
• Durée : désormais le record absolu (2+ heures)

Inconvénients :

• Fidélité : légèrement inférieure à ions piégés et supraconducteurs
• Complexité : système optique très complexe
• Coût : équipement laser coûteux

Stratégies concurrentes

IBM (supraconducteurs) :

• Focus sur l'augmentation du nombre de qubits (1000+)
• Correction d'erreur quantique pour compenser faible temps cohérence
• Pas de solution au problème de durée pour l'instant

IonQ (ions piégés) :

• Excellente fidélité (99,9%)
• Travaille sur des systèmes modulaires pour scalabilité
• Durée opérationnelle similaire à Harvard (objectif 2026)

PsiQuantum (photonique) :

• Qubits photoniques fonctionnent indéfiniment (pas de décohérence)
• Challenge : générer et détecter photons uniques de manière fiable
• Objectif : 1 million de qubits d'ici 2030

Consensus :

Aucune technologie n'a encore clairement gagné. La plupart des analystes pensent que plusieurs approches coexisteront, chacune optimale pour certains types de problèmes.

Réactions et investissements

Impact académique

L'annonce a généré un enthousiasme majeur dans la communauté quantique.

Citations d'experts :

John Preskill (Caltech) : "C'est une avancée significative. Harvard démontre que l'informatique quantique pratique n'est plus science-fiction mais ingénierie."

Alain Aspect (Prix Nobel Physique 2022) : "Magnifique exemple d'ingéniosité. Le réapprovisionnement dynamique est élégant et ouvre de nouvelles possibilités."

Financements et commercialisation

Harvard a créé une startup spin-off, QuEra Computing, qui commercialise la technologie (fondée en 2021, valorisée à 350M USD en 2025).

Financement :

• Série B : 60M USD (2024)
• Série C prévue : 150M USD (Q1 2026)
• Investisseurs : Sequoia, Andreessen Horowitz, Amazon, DARPA

Produits annoncés :

QuEra Aquila 2 (disponible en 2026) :

• 512 qubits à atomes neutres
• 8+ heures fonctionnement continu
• Accès cloud via AWS Braket
• Prix : sur devis (estimation 500000-1M USD/an abonnement)

Clients bêta :

• Roche (pharma) : simulation moléculaire
• Boeing : optimisation matériaux composites
• Goldman Sachs : pricing d'options complexes

Articles connexes

Pour approfondir le sujet, consultez également ces articles :

• Google Quantum Echoes : 13000x plus rapide que les superordinateurs classiques
• Google Quantum Echoes : 13 000x plus rapide que le supercalculateur n°1 mondial
• IA et Robotique en Chimie : Robots autonomes révolutionnent la recherche scientifique

Conclusion : l'informatique quantique devient réalité

La percée de Harvard sur la durée opérationnelle rapproche considérablement l'informatique quantique de la viabilité commerciale.

Trois étapes franchies :

1. Démonstration principe (2020) : premiers qubits fonctionnels
2. Avantage quantique (2023-2024) : calculs impossibles classiquement
3. Durée opérationnelle (2025) : systèmes fonctionnant assez longtemps pour applications réelles

Prochaine étape : correction d'erreur à grande échelle (2026-2028), permettant des calculs arbitrairement longs et complexes.

D'ici 2030, les analystes prévoient que l'informatique quantique sera un marché de 10-15 milliards USD, avec des applications dans la chimie, la finance, la cryptographie et l'IA.

Harvard vient de franchir une étape critique sur cette trajectoire.