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Google divise par 40 les erreurs des états magiques sur sa puce Willow
Sur sa puce Willow, Google obtient avec 40 fois moins d’erreurs un ingrédient indispensable au calcul quantique, en jetant 92 % des essais (Science, 15 octobre). À petite échelle, ce résultat conforte les calculs qui pressent l’adoption d’un chiffrement résistant au quantique.
Sur cent tentatives, la puce Willow de Google en a jeté quatre-vingt-douze. Les huit restantes contenaient un état quantique d’une qualité rarement atteinte : une erreur résiduelle comprise entre 1 et 2 pour 10 000, environ quarante fois moins qu’au départ. Ce tri, que ses auteurs appellent « culture d’états magiques » (magic state cultivation), est décrit dans un article de la revue Science paru le 15 octobre 2026, et présenté le même jour sur le blog de Google par deux de ses auteurs, Emma Rosenfeld et Craig Gidney, de l’équipe Google Quantum AI.
Le résultat lui-même n’est pas neuf : il circulait depuis le 15 décembre 2025 sous forme de prépublication, c’est-à-dire une version mise en ligne avant d’être relue par d’autres chercheurs, avec les mêmes chiffres. Ce qui change, c’est que l’étude a désormais passé cette relecture.
Un ingrédient que l’ordinateur quantique fabrique mal
Un ordinateur quantique calcule avec des qubits, l’équivalent quantique des bits, d’une extrême fragilité : la moindre perturbation les fait dériver. Pour tenir un calcul long, on regroupe de nombreux qubits physiques en un seul « qubit logique », protégé par un code correcteur d’erreurs : les qubits se surveillent les uns les autres, et le système repère puis répare les fautes au fil du calcul.
Sur un qubit logique ainsi protégé, une partie des opérations s’exécute sans difficulté ; les physiciens les appellent « portes de Clifford ». Elles ne suffisent pas. Les autres opérations, dites non Clifford, sont selon l’étude de Google « indispensables pour aller au-delà du calcul classique » : sans elles, la machine ne ferait rien qu’un ordinateur ordinaire ne sache faire. Pour les obtenir, on prépare à part un état quantique particulier, que l’on consomme ensuite dans le calcul. C’est un « état magique », nommé ainsi, explique le billet de Google, parce qu’il permet de construire les opérations qui dépassent l’informatique classique. Celui que vise l’expérience s’appelle l’état T.
Chaque état magique est consommé au fur et à mesure des besoins, et il doit être presque parfait. La méthode de référence pour les épurer, la distillation, fusionne plusieurs exemplaires imparfaits pour en tirer un meilleur : en 2025, la société QuEra et l’université Harvard en ont publié une démonstration dans Nature où cinq états bruités en donnaient un seul. C’est coûteux. « Certaines estimations ont montré que jusqu’à 95 % de la capacité totale d’un ordinateur quantique pourrait devoir être consacrée à leur fabrication, ce qui laisse peu de place au calcul proprement dit », écrivent Emma Rosenfeld et Craig Gidney, qui rappellent que ce goulet est identifié depuis 2004.
Faire pousser un état, et jeter les essais ratés
La culture a été proposée en septembre 2024 par Craig Gidney, Noah Shutty et Cody Jones. Son nom vient de ce qu’elle « fait croître progressivement la taille et la fiabilité d’un seul état », écrivaient-ils dans leur article théorique. Elle tient dans l’espace d’un qubit logique ordinaire et coûterait à peu près autant d’opérations physiques qu’une simple opération à deux qubits de même fiabilité. Leurs simulations promettaient des erreurs de l’ordre de 2 sur un milliard, au point que la distillation pourrait, selon eux, « ne jamais être nécessaire en pratique ».
Le principe, tel que le résume le billet de Google, est celui d’un filtre. On injecte un état bruité dans une petite zone de la puce, puis on enchaîne des mesures de contrôle coordonnées ; à la moindre alerte, la tentative est écartée. Rien n’est réparé : on garde seulement les essais où aucun contrôle n’a rien signalé. Les physiciens parlent de post-sélection.
Sur Willow, de 4 erreurs pour 1 000 à 1 ou 2 pour 10 000
Willow est une puce de Google à 105 qubits supraconducteurs. Sans culture, l’état magique injecté y présente une probabilité d’erreur de 4,4 pour 1 000, « comparable aux erreurs de nos portes physiques », précise la version complète de l’étude. Après culture, l’erreur du circuit complet oscille entre 1 et 2 pour 10 000. Le résumé publié par Science parle d’une erreur divisée par 40 et d’une fidélité d’au moins 0,9999, soit 99,99 % : la fidélité mesure à quel point l’état obtenu ressemble à l’état visé. Google présente ce chiffre comme un record.
Le prix de ce gain tient dans une parenthèse du résumé : 8 % des tentatives seulement sont conservées. Dans ce calcul, l’étude compte deux tours de culture supplémentaires et trois cycles de correction d’erreurs ; chaque contrôle de plus est une occasion de plus de jeter l’essai.
Willow a aussi réussi une manœuvre que la proposition de 2024 n’avait testée qu’en simulation. L’état est cultivé dans un « code couleur » de distance 3, puis transféré, « greffé » selon le mot des auteurs, dans un « code de surface » de distance 5. Ce sont deux façons d’agencer les qubits de surveillance ; la distance mesure le nombre d’erreurs simultanées qu’un code peut encaisser, plus elle est grande, plus il est robuste. Le code de surface, le plus étudié, est celui qui doit servir au reste du calcul. Ce transfert est indispensable : « dans un petit code », écrivent les chercheurs, l’erreur qui s’accumule à chaque cycle après la culture « engloutit » le gain, si bien que l’état « doit s’échapper vers un code plus grand ». Dans cet essai, une démonstration de principe menée avec un seul tour de culture, l’état greffé reste limité par les erreurs du code de surface : sa qualité est comparable à celle d’un état injecté sans culture. Garder le gain après le transfert reste à démontrer.
Ce que l’expérience ne montre pas encore
L’échelle reste celle d’une puce de laboratoire de 105 qubits. Les simulations de 2024 visaient un code de distance 15 et des erreurs de l’ordre du milliardième ; Willow travaille en distance 3 et atteint le dix-millième. Les auteurs donnent leur propre piste : réduire de moitié le bruit de la machine devrait ramener l’erreur à environ 2 pour 100 000, ce qui « approche » l’utilité pour certaines applications, et la qualité devrait progresser très vite à mesure que le bruit baisse. Parmi les étapes suivantes, ils citent l’emploi de ces états en temps réel dans un calcul et la greffe vers des codes plus grands. Google reconnaît dans son billet qu’il faut encore démontrer la méthode « à plus grande échelle » et que « de nombreux défis techniques demeurent ».
Personne ne dit, à ce stade, ce que deviendra le taux de 8 % sur une machine plus grande, ni combien d’états magiques une telle machine devrait produire à la seconde pour un calcul utile.
La culture n’est pas non plus la seule voie. Une comparaison des méthodes publiées, mise en ligne en mai 2026 par trois chercheurs de l’université de Pékin, relève que la distillation « atteint le régime d’erreur le plus bas » parmi les résultats recensés, la culture se distinguant par des points « à faible coût » entre un millionième et un milliardième d’erreur. Cette prépublication, antérieure à la parution dans Science, ne porte pas sur l’expérience de Willow. Les chiffres de QuEra (99,4 % de fidélité en sortie de distillation) et ceux de Google ne se comparent pas directement : matériel, protocole et mesure diffèrent.
Ce que RSA a à voir avec ces états
L’enjeu dépasse la physique parce que Craig Gidney est aussi l’auteur d’estimations du coût d’une attaque contre RSA, un système de chiffrement à clé publique très répandu. En 2019, il calculait avec un coauteur qu’un nombre RSA de 2 048 bits pouvait être factorisé, c’est-à-dire cassé, en huit heures par une machine de 20 millions de qubits bruités. En mai 2025, il ramenait le besoin à moins d’un million de qubits, pour moins d’une semaine de calcul, avec des qubits ayant 0,1 % d’erreur par opération. La baisse vient de trois leviers, dont la culture d’états magiques, qui réduit la place consacrée aux « usines » de distillation.
L’expérience de Willow ne fait donc pas avancer la date d’une attaque : la puce compte environ dix mille fois moins de qubits que la machine supposée. Elle montre en revanche, sur du matériel réel, qu’une des hypothèses de ce calcul tient. C’est le genre de signal qui nourrit l’urgence affichée par les États. Le 3 septembre 2026, l’ANSSI, qui a pris la tête du groupe de travail cybersécurité du G7, a publié avec ses homologues un appel à action dont elle résume ainsi la conclusion : la transition vers la cryptographie post-quantique, conçue pour résister à ces machines, est un « enjeu sécuritaire majeur », et les organisations, publiques ou privées, « doivent anticiper et agir dès aujourd’hui ». Le texte du G7 admet que le calendrier précis reste incertain. Les logiciels bougent déjà : OpenSSH 10.6 signale désormais dans les journaux des serveurs les connexions dont l’échange de clés ne résisterait pas à un ordinateur quantique.
Le résultat publié dans Science déplace une question plutôt qu’une échéance. Avant, la culture d’états magiques était un pari sur le papier, inscrit au cœur des estimations les plus basses. Elle est désormais une technique mesurée, sur une puce de 105 qubits, avec un rendement de huit essais sur cent. Reste à savoir si ce rendement et ce gain résistent quand la machine grandit d’un facteur dix mille.
Les citations tirées de documents en anglais ont été traduites par la rédaction.
