6 questions pour tout comprendre à l’informatique quantique !

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“Informatique quantique”, “ordinateur quantique” ou même “qubit”… Ces termes sont sans doute arrivés au moins une fois jusqu’à vos oreilles ces dernières années.

Si la course à l’ordinateur quantique est bel et bien lancée, encore faut-il comprendre de quoi on parle réellement et connaître les applications de cette technologie qui promet de révolutionner la société.

La France vient d’ailleurs d’annoncer, fin janvier, un “plan quantique” de 1,8 milliards d’euros pour passer de la phase recherche à la phase d’industrialisation.

Définition, applications, acteurs… Voici 6 questions pour tout comprendre à l’informatique quantique.

1. Informatique quantique : kézako ?

Pour comprendre les notions d’informatique quantique, il faut d’abord s’intéresser au fonctionnement d’un ordinateur “classique”. Celui-ci a une seule mission : traiter de l’information ! D’où le terme “informatique”.

Pour faire très simple, pour votre ordinateur c’est tout noir ou tout blanc !
Peu importe la tâche qu’il effectue (stocker, transformer, transmettre une information, etc), il raisonne de manière binaire, avec une information ne pouvant prendre que deux valeurs : 0 ou 1.

C’est justement cette unité de valeur, désignée par 0 ou 1, qu’on appelle un “bit” ( contraction des mots anglais “binary” et “digit” : comprenez  “unité binaire”).

En informatique quantique, on ne parle plus de “bit” mais de “qubit” (ou qu-bit ou qbit – à prononcer “kubite”). Ce dernier peut toujours prendre les valeurs 0 et 1, mais également n’importe quelle valeur comprise entre ces deux chiffres.
En fonctionnant ainsi, un ordinateur quantique peut donc superposer les “qubit”, c’est-à-dire les valeurs, afin d’avoir en permanence toutes les combinaisons possibles.

Concrètement, cela veut tout simplement dire qu’un ordinateur quantique peut calculer beaucoup plus rapidement qu’un ordinateur classique, y compris plus vite que les superordinateurs/supercalculateurs utilisés par certains chercheurs.

“Il est un million, dix millions, voire cent millions de fois plus performant qu’une machine classique”, explique Olivier Hess, expert et ambassadeur quantique chez IBM France

En théorie, on double la puissance de calcul à chaque “qubit” ajouté, permettant de résoudre des problèmes et calculs trop complexes pour un ordinateur classique.

2. Quelles applications ?

Alors à quoi ça sert exactement l’informatique quantique ?

Les capacités stratosphériques de calcul des ordinateurs quantiques permettront de résoudre des problèmes encore plus complexes, plus rapidement, et donc de réaliser des choses encore impossibles aujourd’hui.

De nombreux secteurs pourraient ainsi être totalement révolutionnés comme par exemple :

• La santé : avec des calculs complexes qui permettraient de prévoir une multitude de réactions moléculaires et ainsi développer des médicaments et remèdes plus rapidement.
  “Si on avait déjà la capacité à simuler très vite des molécules, on aurait sans doute pu développer plus rapidement des remèdes contre le Covid”, souligne Olivier Hess.
• La météorologie : pour mieux prédire des événements climatiques et catastrophes naturelles.
• La construction : en découvrant de nouveaux matériaux.
• L’agriculture : pour mieux comprendre le développement des plantes, des fruits et des légumes et ainsi produire mieux.

• La finance : pour mieux analyser et prévoir les risques.
• La mobilité : pour mieux gérer les infrastructures, les flux ou encore les écosystèmes nécessaires au développement de la voiture autonome à plus grande échelle.
• La communication et l’information : afin de mieux crypter et sécuriser l’ensemble de nos données, etc.

Vous l’aurez compris, l’informatique quantique promet tout simplement de franchir un nouveau cap dans la révolution informatique, industrielle, économique et sociale.

3. Qui travaille sur l’informatique quantique ? 

Vous vous en doutez, avec un marché global estimé à 1.000 milliards de dollars en 2035 selon le cabinet de conseil stratégique McKinsey & Company, nombreux sont les pays et sociétés à se lancer de la “course au quantique” !

Sans surprise, les USA et la Chine dominent le secteur, avec des investissements colossaux.
Le Royaume-Uni et la France sont également de la partie.
Cette dernière a d’ailleurs dévoilé le 21 janvier dernier un “plan quantique” à 1,8 milliards d’euros sur cinq ans, qui prévoit de doper la formation de ce secteur et de financer les thèses de nombreux jeunes chercheurs.
 
“Le quantique est un domaine qui va apporter de très fortes transformations. Si nous ne sommes pas positionnés dans les cinq à dix prochaines années, il va y avoir un enjeu majeur de perte de souveraineté face à des pays qui, évidemment, investissent beaucoup dans ces domaines”, précise l’Elysée.
Le gouvernement entend bien être compétitif sur le quantique au niveau mondial, ce plan permettant de “passer à la troisième place mondiale au niveau des investissements”.

Du côté des acteurs privés, on retrouve forcément les géants du web et de l’informatique comme Google, IBM, Intel, Microsoft, Tencent, Baidu, etc.
En France,  Thales et Atos développent des technologies dans le domaine, plusieurs laboratoires et instituts accueillent des chercheurs sur ces questions et plusieurs start-up sont également en ébullition autour de cette thématique.

4. Où en est-on réellement aujourd’hui en termes de développement ?

Ça existe déjà mais…

Techniquement, les ordinateurs quantiques sont déjà une réalité. Ils existent, ils s’améliorent et sont même déjà accessibles pour quelques entreprises ou pour le grand public.
C’est par exemple le cas d’IBM, qui a mis à disposition une vingtaine d’ordinateurs quantiques en service cloud, en partie pour le grand public mais aussi pour les clients du géant américain afin de leur permettre de faire leurs premiers tests. Pour l’heure, les machines d’IBM embarqueraient jusqu’à 65 qubit mais pourraient atteindre les 1000 qubit d’ici 2023.

D’autres acteurs, comme D-Wave ou Google mettent également à disposition leurs premiers calculateurs quantiques à disposition des entreprises mais ces derniers sont destinés à réaliser spécifiquement un seul type de calcul complexe.

Dans tous les cas, même s’ils existent, ces ordinateurs quantiques restent toutefois paradoxalement moins performants que les supercalculateurs classiques, puisqu’ils sont encore source de nombreuses erreurs… 

Le but ultime des chercheurs est donc de créer un ordinateur quantique universel sur lequel n’importe quel algorithme pourrait fonctionner et qui serait donc en mesure de résoudre n’importe quel problème.

5. L’informatique quantique est-elle une menace ?

Pour chaque avancée scientifique et technologique, il y a forcément le “côté obscur de la force”…
L’informatique quantique ne fait donc pas exception et la menace se situe principalement sur le terrain de la sécurité de transmission et de stockage de nos données : la cryptographie.

Le système de codage le plus utilisé aujourd’hui pour sécuriser la transmission de nos données est le chiffrement “RSA” qui, pour faire simple, sécurise vos données et votre navigation grâce à des calculs mathématiques très compliqués. Un système difficilement piratable aujourd’hui, même avec des supercalculateurs.
Or, un algorithme quantique (comme l’algorithme de Shor) pourrait, une fois implanté sur un ordinateur quantique performant, casser ce chiffrement RSA…

Heureusement, l’informatique quantique pourrait dans le même temps crypter de manière beaucoup plus sécurisée nos informations et résoudre ce problème grâce à la cryptographie quantique !

Pour encadrer cette technologie et prévenir toute dérive, un groupe d’experts en informatique quantique, comprenant des scientifiques et des dirigeants d’entreprise, viennent d’appeler la semaine dernière à la création d’un guide éthique de l’informatique quantique.

6. Et nos ordinateurs classiques dans tout ça ?

Allez-vous devoir investir dans un ordinateur quantique à long terme ?
Objectivement : non, c’est très peu probable !
Déjà parce qu’ils serviront davantage à des applications très spécifiques, et donc a fortiori plutôt aux entreprises. Et aussi et surtout parce qu’ils seront difficilement accessibles financièrement à la majorité de la population : que ce soit pour regarder Netflix ou pour commander sur Amazon, nos ordinateurs classiques restent largement qualifiés.

L’informatique quantique promet de révolutionner de nombreux secteurs d’activités et l’ensemble de notre société de manière générale.
La course est bel et bien lancée, à coup d’investissements énormes de la part des principaux acteurs, qui entendent bien avoir une belle part de ce marché estimé à 1000 milliards en 2035.
Pour l’heure, même si elle n’en est encore qu’à ses débuts, la révolution reste donc à venir !

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