Quand le mathématicien américain Peter Shor, via son algorithme, découvre en 1994 qu’un ordinateur quantique peut briser le cryptage des transactions en ligne, l’informatique quantique connaît une renaissance. Investisseurs et gouvernements se pressent pour y investir des milliards. Chaque avancée notable est couverte par des revues technologiques ou économiques. Mais de quoi parle-t-on exactement ?
Nous avons tous cette vision caricaturale de l’informatique quantique comme le secteur qui va tout révolutionner. Des ordinateurs quantiques surpuissants pourront bientôt décrypter les chiffrements les plus complexes, guérir le cancer, etc.
Ce battage médiatique nous fait oublier ce qu’est réellement l’informatique quantique. Le prix Nobel de physique, Richard Feynman, a dit que s’il était possible d’expliquer cette discipline en quelques phrases, il n’aurait pas reçu sa récompense.
Nous allons quand même tenter de le faire dans l’article.
L’informatique quantique, par définition, c’est quoi ?
L’informatique quantique est une discipline scientifique qui combine à la fois les mathématiques, la physique et l’informatique. Elle tente de résoudre des problèmes complexes grâce à la mécanique quantique.
Un ordinateur quantique effectue des calculs plus rapidement grâce à des mécaniques comme l’interférence quantique et la superposition.
Et quand on parle de mécanique quantique, il s’agit d’une branche de la physique qui étudie les particules à l’échelle microscopique. L’univers se comporte autrement à cette échelle. C’est pourquoi les équations qui décrivent ces comportements sont différentes. Les ordinateurs quantiques exploitent ces comportements pour faire leurs calculs.
Il est aussi impossible de parler d’informatique quantique sans évoquer le qubit ou bits quantiques. Ils représentent les particules quantiques. Tout comme le processeur d’un ordinateur classique s’appuie sur les bits, celui d’un ordinateur quantique repose sur les qubits.
Un bit désigne un signal électronique qui peut être actif ou inactif. La valeur du bit s’exprime donc par 1 (activé) ou 0 (désactivé). À l’inverse, le qubit est régi par les lois de la mécanique quantique. Il peut donc se présenter dans une superposition d’états.
Quels sont les principes clés de l’informatique quantique ?
La mécanique quantique étudie les particules à l’échelle la plus infime. Identifier et définir les comportements de ces particules restent un défi pour les chercheurs.
Pourtant, c’est la mécanique quantique qui nous révèle le fonctionnement de l’univers.
Ainsi, pour comprendre l’informatique quantique, il est important de connaître les principes clés de la mécanique quantique, à savoir la superposition, l’enchevêtrement, la décohérence et l’interférence.
- Superposition : la superposition du qubit offre une combinaison de plusieurs configurations possibles. Avec plusieurs qubits, on obtient des espaces de calcul complexes.
- Enchevêtrement : ou intrication désigne la capacité des qubits à corréler leur état entre eux. Si les processeurs réussissent à calculer un qubit intriqué, ils peuvent déterminer également les informations dans les autres qubits qui forment le système intriqué.
- Interférence : désigne le comportement d’un qubit, qui, à cause de la superposition, va influencer sa probabilité de réduction dans un sens ou un autre. Pourtant, on parle de sa capacité à structurer les informations en forme d’ondes. Un ordinateur quantique va donc tout faire pour réduire cette ingérence pour obtenir des résultats de calcul plus précis.
- Décohérence : un système quantique est fragile et peut s’effondrer pour devenir un état non quantique. La décohérence est associée à des facteurs environnementaux. L’objectif de l’informatique quantique consiste à minimiser cette décohérence.
Les domaines d’applications de l’informatique quantique
Les ordinateurs quantiques sont toujours présentés comme ceux qui seront capables de résoudre un problème plus rapidement qu’un ordinateur classique.
Voici quelques applications possibles de cette capacité de calcul :
- Un ordinateur quantique peut faire de la modélisation du comportement des systèmes physiques. Il trouve donc un intérêt particulier dans la chimie et la science des matériaux. Dans la recherche pharmaceutique par exemple, l’ordinateur identifie rapidement les molécules utiles,
- Un ordinateur quantique est capable d’identifier des modèles grâce à des calculs mathématiques impossibles à réaliser par un ordinateur classique. Cela pourrait être utile dans le domaine de la biologie ou de la finance.
Actuellement, les recherches en informatique quantique se concentrent sur la conception de nouveaux algorithmes, puis de leur application dans ces domaines.
Des investissements records et la promesse d’une révolution
D’après un article de McKinsey, le secteur de la technologie quantique a enregistré un investissement record en 2022. On parle de 2,35 milliards injectés dans les startups du secteur.
Cette hausse constante témoigne de la confiance des investisseurs dans le futur de l’informatique quantique. L’écosystème comptait en 2022 près de 350 start-ups travaillant dans ce domaine.
Néanmoins, cette croissance est à nuancer puisqu’il y a également un ralentissement de la création de nouvelles entreprises. D’après McKinsey, cela s’explique par la pénurie de talents dans l’informatique quantique.
La plupart des talents, des chercheurs universitaires, travaillent déjà pour d’autres entreprises.
Le champ d’application de l’informatique quantique est aussi limité, notamment pour une potentielle commercialisation des services ou produits. Par ailleurs, les investisseurs privilégient les startups déjà bien établies.
Il n’y a pas que les investisseurs, les gouvernements sont aussi prêts à investir dans ce secteur plein de promesses. La Chine se trouve en tête avec plus de 15 milliards de dollars investis dans l’informatique quantique.
Face à ces investissements, qu’en est-il réellement des avancées technologiques ? Les experts constatent un ralentissement. IBM, l’un des géants du secteur, a annoncé son nouveau processeur quantique de 433 qubits. L’entreprise table également sur un autre de 4 000 qubits d’ici 2025. Il s’agit là de l’arbre qui cache la forêt puisque le nombre de brevets liés à la technologie quantique diminue d’années en années.
De son côté, le chercheur en informatique quantique, Scott Aaronson, regrette le battage médiatique que son secteur suscite. L’actualité dans le domaine est souvent couverte par des magazines technologiques et économiques, plutôt que scientifiques. Selon lui, les ordinateurs quantiques ne vont pas révolutionner le monde, du moins, pas comme on le penserait.
Plusieurs chercheurs s’accordent à dire que les ordinateurs quantiques n’apporteront qu’un changement modeste. Un ordinateur quantique qui est suffisamment fiable pour décrypter les codes cryptographiques est encore loin selon eux.
Pour le moment, les chercheurs font face à un grand défi : construire un ordinateur quantique capable de faire des calculs sans faire d’erreur.
