Microsoft Majorana 1 : l'âge d'or des processeurs quantiques sur le point de commencer ?

Cette semaine, Microsoft a ébranlé le monde de l'informatique en annonçant un QPU (Quantum Processor Unit) plein de promesses : Majorana 1. Si vous n'êtes pas du tout familier avec les ordinateurs quantiques, que ce soit leur fonctionnement ou encore ce qu'ils peuvent permettre, nous vous proposons cette "petite" vidéo de vulgarisation faite par Julien Bobroff l'année dernière, où il répondait à des questions d'internautes sur le sujet. Si bien sûr vous êtes déjà au fait de toutes les généralités sur le thème, passez directement à la suite de cette actualité.

Ce 19 février 2025, Microsoft a donc officiellement annoncé Majorana 1 en le présentant comme le tout premier processeur quantique à cœur topologique. Comme vous le savez (depuis peu si vous venez de voir la vidéo ci-dessus), de nombreux supports peuvent servir à la génération des fameux qubits en informatique quantique. Microsoft a depuis longtemps orienté ses recherches en la matière vers la création de ce qu'on appelle des topoconducteurs. Grâce à des découvertes récentes de l'équipe Microsoft Quantum, le premier topoconducteur vient de voir le jour et avec lui la possibilité de créer pour la première fois de la supraconductivité topologique, alors que ce n'était il y a encore peu de temps que de la théorie. Si vous souhaitez en savoir davantage sur la réalisation technique de tout cela, Chetan Nayak de Microsoft Quantum a publié un article qui se veut plutôt accessible au plus grand nombre sur le sujet et qui a de plus été traduit en français.

Et donc toutes ces années de travaux débouchent sur le premier QPU topologique qui fait grand bruit : Majorana 1.

Voici une vue en gros plan du processeur quantique, qui tient dans la main pour vous donner un ordre d'idées de ses dimensions.

Évidemment, il ne vient pas se placer dans le socket d'une carte mère et Microsoft a eu la bonne idée de proposer une seconde vidéo pour se rendre compte du système complet de l'ordinateur quantique, qui devra donc pour rappel être refroidi à une température aussi proche que possible du zéro absolu (-273,15 °C) et sans la moindre microperturbation, qui génèrerait des erreurs irrécupérables dans les calculs. Vous l'aurez compris : l'ordinateur quantique, ce ne sera pas à la maison et, de toute façon, il ne servirait strictement à rien pour du gaming ou autre.

Mais concrètement, pourquoi Majorana 1 bouleverse le monde des ordinateurs quantiques, alors qu'il en existe déjà finalement depuis un moment ? Si l'informatique quantique est en effet vue depuis longtemps comme l'avenir du calcul à hautes performances dans de nombreux domaines comme la médecine, la météo, l'IA, la sécurité des données et, disons, l'optimisation sous bien des formes d'une manière générale, la capacité des ordinateurs quantiques actuels se limite bien souvent à quelques dizaines voire quelques centaines de qubits, avec de plus des taux d'erreurs élevés, bien souvent 5 à 10 %, qui obligent donc à un grand nombre de répétitions pour s'assurer de la fiabilité du résultat.

Microsoft, de son côté, annonce avec son Majorana 1 ouvrir la voie à une puce d'un million de qubits qui tiendrait dans la paume de la main, le tout avec une erreur à 1 % selon leurs premières mesures, un chiffre qui devrait encore baisser à l'avenir nous assure-t-on. Un million de qubits, c'est bien sûr énorme, mais il faut bien comprendre que la "demande" en qubits croit de manière exponentielle en fonction de la complexité du calcul à effectuer, même si cette progression reste bien moins forte en nombre de qubits par rapport aux bits traditionnels dans les types de calculs demandés aux ordinateurs quantiques. Les analyses menées ces dernières années tendent à indiquer que c'est justement quand les ordinateurs quantiques franchiront le seuil symbolique du million de qubits, voire des dizaines de millions de qubits, que l'informatique quantique entrera dans son âge d'or et que le monde pourra en découvrir toute la puissance. Un seul ordinateur quantique comme celui-là pourra alors, sur des tâches où il excelle, largement surpasser la puissance cumulée de tous les ordinateurs "traditionnels" de notre planète. C'est cette promesse que Majorana 1 commence à permettre d'entrapercevoir, et c'est donc la raison du retentissement de cette annonce, qui a fait couler beaucoup d'encre (et de pixels) dans le monde entier cette semaine.