YORKTOWN HEIGHTS, N.Y., et CLEVELAND — le 05 mai 2026 — Des scientifiques de la Cleveland Clinic, de RIKEN et d’IBM (NYSE : IBM) ont utilisé des ordinateurs quantiques d’IBM ainsi que deux des supercalculateurs les plus puissants au monde pour simuler des complexes protéiques comprenant jusqu’à 12 635 atomes. Il s'agit des simulations de molécules biologiquement pertinentes les plus importantes jamais réalisées à ce jour à l'aide de matériel quantique, ce qui montre que les ordinateurs quantiques sont en train de devenir des outils scientifiques utiles, capables de contribuer à résoudre des problèmes fondamentaux en biologie, en chimie et dans les sciences de la vie.

Ces résultats ont été obtenus en partie grâce à un algorithme innovant qui optimise la collaboration entre ordinateurs quantiques et classiques, dans le cadre d’une approche dite de supercalculateur quantique. En s’appuyant sur cette méthode, l’équipe a pu modéliser le comportement de deux protéines biochimiquement pertinentes, dont la taille est environ 40 fois supérieure à celle que cette même méthode permettait d'atteindre il y a seulement six mois. Par ailleurs, la précision des simulations lors d’une étape clé du processus s’est améliorée jusqu’à 210 fois sur cette même période.

La décision d’explorer le potentiel des ordinateurs quantiques pour la simulation de complexes protéiques est née des difficultés auxquelles sont confrontés aujourd’hui les chercheurs lorsqu’ils étudient la manière dont une molécule candidate pourrait se lier à une protéine. Il s’agit de l’un des défis les plus complexes et les plus coûteux de la recherche en sciences de la vie, que les méthodes de calcul existantes peinent encore à résoudre avec précision à mesure que la taille des molécules augmente. Y parvenir avec exactitude, et dès les premières itérations de ce processus scientifique, pourrait permettre de réduire significativement les délais de développement des médicaments, qui peuvent s’étendre actuellement sur plus d’une décennie et nécessiter des investissements considérables pour aboutir à la mise au point d’un seul traitement.

« Ces travaux constituent une avancée majeure et soulignent le rôle croissant de l’informatique quantique pour les systèmes pertinents de la découverte de médicaments », a déclaré Kenneth Merz, Ph.D., auteur principal de l’étude et chercheur au sein du Department of Computational Life Sciences de la Cleveland Clinic. « En franchissant le seuil des 12 000 atomes, nous avons considérablement élargi l’échelle des simulations moléculaires biologiquement pertinentes rendues possibles par l’informatique quantique et démontré un cadre permettant d’appliquer ces méthodes à des problématiques scientifiquement pertinentes à plus grande échelle. »

« Pendant des années, l’informatique quantique a relevé de la promesse. Aujourd’hui, les ordinateurs quantiques produisent des résultats qui ont un impact réel sur la science », a déclaré Jay Gambetta, Directeur d’IBM Research et IBM Fellow. « Les systèmes que nous avons simulés correspondent aux types de molécules avec lesquels les biologistes et les chimistes travaillent dans le monde réel. Les ordinateurs quantiques ne se contentent plus de démontrer leur viabilité : ils prouvent désormais leur capacité à apporter des résultats significatifs au sein d’architectures de supercalculateurs quantiques. »

Cette recherche révolutionnaire, présentée dans une étude en prépublication, s’inscrit dans une série d'avancées majeures réalisées par ces trois institutions. Parmi celles-ci figurent notamment les travaux publiés en couverture de Science Advances, qui ont introduit des techniques de modélisation des états électroniques au sein des molécules, initialement démontrées sur des sulfures de fer puis, plus récemment, sur la molécule de référence Trp-cage, composée de 303 atomes - la première simulation entièrement quantique connue réalisée sur 20 acides aminés.

Les ordinateurs quantiques et classiques, travaillant en tandem

Cette approche — qu’IBM qualifie de supercalculateur quantique — associe des processeurs quantiques à des ordinateurs classiques afin que chaque outil de calcul puisse traiter les composantes du problème pour lesquelles il excelle. Dans le cadre de ces travaux, les ordinateurs classiques ont procédé à la déconstruction des complexes protéine‑ligand en fragments calculables. Les processeurs IBM Quantum Heron d’IBM, dotés de 156 qubits et intégrés aux ordinateurs quantiques d’IBM déployés à la Cleveland Clinic aux États‑Unis et au RIKEN au Japon, ont calculé le comportement en mécanique quantique de ces fragments, en parallèle avec deux des supercalculateurs classiques les plus puissants au monde : Fugaku, au RIKEN, et Miyabi‑G, exploité conjointement par l’Université de Tokyo et l’Université de Tsukuba. La performance du matériel quantique d’IBM s’est révélée déterminante pour la précision et la réussite des calculs, lesquels ont nécessité jusqu’à 94 qubits exécutant près de 6 000 opérations quantiques dans certaines phases de la simulation. Les résultats ont ensuite été reconstitués sur des ordinateurs classiques afin d’obtenir une représentation complète de la molécule.

Comme publié sur arXiv, ce changement d’échelle a été rendu possible à la fois par des innovations algorithmiques et par l’accès à une infrastructure de calcul de pointe. Le nouvel algorithme hybride quantique‑classique, baptisé EWF‑TrimSQD, a permis de réduire de manière significative le besoin en calcul et d’accélérer la capacité à représenter directement la chimie de ces systèmes moléculaires sur du matériel quantique. Grâce à ces avancées, les limites de ce qui est réalisable avec un supercalculateur quantique ont été repoussées vers des tailles de molécules jusqu’alors inaccessibles, et une trajectoire claire se dessine pour accroître encore la taille et la précision de ces calculs.

Une avancée vers la découverte de nouveaux médicaments

L’équipe considère ces travaux comme un point de départ. À l’avenir, la capacité à réaliser à grande échelle — avec un haut niveau de précision — des simulations de systèmes moléculaires constitue une avancée qui permettra aux chercheurs de mieux prédire la manière dont les médicaments pourraient interagir avec leurs cibles protéiques. Les progrès informatiques en matière de découverte de médicaments reposent sur deux capacités fondamentales : d’une part, la modélisation du mouvement des atomes au cours des processus biologiques ; d’autre part, le calcul précis de leurs énergies, domaine pour lequel ces résultats démontrent que le supercalculateur quantique peut être un atout.

À mesure que les ordinateurs quantiques progressent, leur intégration dans les processus informatiques pourrait offrir une précision accrue dans les calculs d’énergie à plus grande échelle et, potentiellement, ouvrir la voie à la simulation de catalyseurs enzymatiques, de mécanismes d’action des médicaments et d’autres comportements moléculaires qui, aujourd’hui, ne peuvent être étudiés que par l’expérimentation.

Plus largement, cette avancée marque une évolution dans la manière dont l’informatique quantique contribue à la science. Pendant la majeure partie de son histoire, le domaine de l’informatique quantique a mesuré ses progrès en termes de qubits, de portes logiques et de taux d’erreur. Désormais, ses capacités peuvent également être évaluées à travers la taille et l’importance des problèmes qu’elle permet de résoudre.

Pour en savoir plus sur cette avancée majeure : https://www.ibm.com/quantum/blog/cleveland-clinic-riken-chemistry

Soutien à la recherche

Cette recherche bénéficie du soutien de la NEDO (Organisation pour le développement des nouvelles technologies énergétiques et industrielles), un organisme relevant du ministère japonais de l'Économie, du Commerce et de l'Industrie (METI), dans le cadre du programme « Recherche et développement d'une plateforme hybride de supercalculateurs quantiques pour l'exploration de capacités de calcul inédites » (Chef de projet : Mitsuhisa Sato) dans le cadre du « Projet de recherche et développement d'infrastructures renforcées pour les systèmes d'information et de communication post-5G (JPNP20017) ».

À propos d’IBM

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Pour en savoir plus : www.ibm.com/fr-fr 

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