L'informatique quantique : course à l'innovation et futurs défis

15 février 2021
Technologies & Innovation

Derrière ce petit nom au combien nébuleux, se cache en réalité un concept qui s'appuie sur les propriétés de la physique quantique à l'échelle atomique.

Avez-vous déjà entendu parler d'informatique quantique ?  

 Aujourd'hui, plus nous ajoutons de données à un ordinateur classique, plus l'algorithme mettra du temps à les traiter. Demain, la technologie quantique permettra de supprimer ce fameux phénomène d'allongement de durée des calculs, conduisant ainsi l'informatique à devenir plus performante de façon exponentielle, grâce à l’utilisation de bits quantiques (dits qubits) et au principe de superposition.

Que nous réserve vraiment cette technologie encore à ses prémisses dans le monde de demain ?

La course à la technologie quantique

Sur la scène internationale, l'informatique quantique est l'objet d'une véritable course à l'innovation entre les Etats-Unis, la Chine et l'Europe. Cette année, la Chine a investi pas moins de 10 milliards de dollars dans la construction d'un centre de recherche dédié aux sciences de l'informatique quantique, tandis que les Etats-Unis ont déjà investi plus de 2 milliards de dollars ces 5 dernières années.

Parallèlement, de nombreux acteurs incontournables de la Tech s'intéressent lourdement à ce domaine :

Il y a un an, les chercheurs de Google ont annoncé la fabrication d'un ordinateur quantique (le processeur Sycamore), revendiquant en même temps le seuil de la "suprématie quantique". Cette appellation désigne le nombre de qubits au-delà duquel aucun superordinateur classique n'est capable de gérer la croissance exponentielle de la mémoire et de la bande passante nécessaire pour simuler son équivalent quantique.

De son côté, la Chine a proclamé l’avènement de son champion quantique (fruit d'un financement gouvernemental de 8 milliards d'euros) : Jiuzhang. Selon certains chercheurs, l'ordinateur serait 10 milliards de fois plus puissant que le processeur de Google.

Là où une machine traditionnelle mettrait 2.5 milliards d'années de traitement, cette machine quantique n'aurait besoin que de 3 minutes, autrement dit une performance inégalée.

Au niveau européen et bien que l'engouement international soit encore très localisé outre-Atlantique, de nombreux travaux de recherche ont été initiés, comme OpenSuperQ1 qui réunit des équipes d'Allemagne, d'Espagne, de Suède, de Suisse et de Finlande.

Les perspectives d'innovations d'un futur écosystème quantique

C'est donc une véritable effervescence qui se crée autour des possibilités de découvertes et d'applications de l'informatique quantique dans des secteurs variés comme la finance, la cryptographie et même le développement des objets connectés. Ces perspectives d’innovations sont notamment menées dans le but de faciliter le traitement de données et de problèmes très complexes nécessitant un nombre exponentiel de bits classiques.

Dans le domaine de la santé par exemple, l'utilisation de cette technologie pourrait permettre d'optimiser les méthodes actuelles de comparaisons moléculaires permettant la découverte de nouveaux médicaments contre des maladies complexes. En matière de biologie moléculaire, cette méthode de calcul pourrait également être utilisée dans le domaine de l’agriculture pour optimiser la création et la fabrication d’engrais et à terme, assurer une meilleure protection de l’environnement.

Dans le domaine de la cryptographie en revanche, les super calculateurs quantiques pourraient permettre le déchiffrement des codes les plus complexes existants aujourd’hui, constituant ainsi une menace toute autant qu'une opportunité incontournable.

Cette technologie pourrait craquer des cryptages bancaires ou de flux de trésorerie en quelques secondes, et paradoxalement, elle pourrait permettre la sécurisation quasi inviolable de ces flux à travers des codes générés par des calculateurs quantiques.

Les futurs défis des ordinateurs quantique

Malheureusement et comme toute technologie encore aux prémices de ses usages, l'informatique quantique présente quelques obstacles et défis techniques :

Le premier challenge est celui de l'instabilité des systèmes quantiques : le système, pendant la phase de calcul, doit être totalement isolé de toute externalité thermique ou magnétique. Des chercheurs ont en effet récemment démontré que les calculateurs quantiques étaient très sensibles à la radioactivité naturelle et qu'ils nécessitent des conditions de refroidissements de température très fortes; le qubit étant sensible à toutes perturbations.

Cette nouvelle façon de penser l'algorithmie est également un défi majeur : les résultats étant différents avec l'informatique quantique, les chercheurs vont devoir maîtriser la mesure de l'information portée par les qubits, afin de s'assurer de la véracité de ces résultats. 

C'est donc toute notre informatique classique et traditionnelle telle que nous la connaissons aujourd'hui qui nécessite d'être repensée et adaptée pour l'informatique quantique. Véritable vecteur d'une révolution informatique aux performances inégalées, une chose est certaine : nous n'avons pas fini d'entendre parler de l'informatique quantique...

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Estelle BACHE
consultante confirmée AMOA