Informatique Quantique, enjeux et applications

L’enjeu de l’informatique quantique et ses applications

Vu l’évolution technologique ces dernières années, l’informatique quantique est de plus en plus parler dans les médias, sans vraiment comprendre ses principes. En effet, ce domaine est un peu complexe à première vue. À la différence des ordinateurs classiques, les ordinateurs quantiques promettent de réussir à résoudre de nombreux problèmes en un temps record. Ils font rêver les physiciens, les start-ups et attirent surtout l’attention des géants du numérique, comme Google, IBM, Atos, Amazon, etc. Voici les points sur tout ce qu’il faut savoir de cette technologie prometteuse.

Le fonctionnement de l’informatique quantique

Issue de la physique quantique, l’informatique quantique est une nouvelle manière d’utiliser les supercalculateurs avec des ordinateurs quantiques. Il est basé sur des qubits qui fonctionnent de manière différente que l’informatique traditionnelle. En effet, dans les ordinateurs classiques, toutes les informations élémentaires sont stockées dans les cases mémoires et codées en 0 et en 1. Les principes restent similaires dans les ordinateurs quantiques, sauf que la loi de superposition autorise une même case mémoire à prendre le même code 0 ou 1 en même temps.
Comme l’information à traiter est de nature quantique, le support utilisé doit être microscopique. Jusque-là, ces qubits sont fabriqués par différentes technologies basées sur la loi physique quantique, à savoir les supraconducteurs, les spins d’électron, les ions piégés, les atomes neutres, etc. Son principal intérêt est d’accélérer les calculs en utilisant les multiples facteurs exponentiels avec des critères multifactoriels. En petit résumé, l’informatique quantique se base sur la superposition quantique et l’intrication quantique.

L’importance de l’informatique quantique

Aux yeux des innovations technologiques, l’informatique quantique possède une grande importance. Grâce à son existence, les ordinateurs quantiques seront capables de traiter plusieurs données gigantesques tout en réalisant des opérations dépassant l’imagination. Le moteur de recherche Google prétend, par exemple, avoir mis au point un processeur capable de mener une opération en seulement 3 minutes, ce qui n’est pas réalisable avec l’informatique traditionnelle.

Aussi, les technologies quantiques apportent des avantages remarquables dans les simulations chimiques et physiques, l’agriculture, la découverte de nouveaux médicaments, etc. Elles permettent des accélérations considérables dans le machine learning, notamment de l’énergie, finance, sciences environnementales, etc. Grâce à cette accélération de la vitesse de calcul, l’informatique quantique permet de mieux analyser et trier les informations en un temps record.

Les domaines impactés par l’informatique quantique

Même s’il avait existé depuis longtemps, l’informatique quantique est toujours considérée comme une nouvelle technologie. Tant qu’il continuera à évoluer et à créer de nouvelles opportunités, des applications imaginables seront développées petit à petit. Et, son application sera dans tous les secteurs où des calculs complexes sont en jeu.

• Intelligence artificielle (IA)

  L’IA, cette technologie au potentiel incroyable, se confronte malgré tout à une limitation de taille. L’ordinateur quantique permet de réduire les temps d’apprentissage et les délais de traitement de nombreuses applications. Il améliore le raisonnement ainsi que la compréhension de l’IA.

• Santé

  L’information quantique permet de simuler les molécules les plus complexes et les interactions entre médicaments. Grâce au progrès, le secteur pourra profiter d’un développement plus rapide de nouveaux médicaments conduisant à de nouveaux traitements. L’utilisation de l’ordinateur quantique permet ainsi d’accélérer les diagnostics des maladies ainsi que d’améliorer les traitements.

• Finance

  En effet, ce secteur perd entre 10 et 40 milliards de dollars par an en raison de la fraude, d’insécurités et des mauvaises pratiques de gestion des données. C’est à ce moment que l’informatique quantique entre en action en promettant de belles perspectives au secteur. En effectuant des calculs complexes, l’ordinateur quantique pourrait sécuriser les échanges, évaluer les risques, réaliser des prévisions financières, comprendre les phénomènes économiques, etc.

• Commerce

  Réalisé des algorithmes d’optimisation, d’un système complexe, dans le secteur du commerce et marketing à base d’une informatique quantique s’avère intéressant. De nombreux problèmes commerciaux très complexes sont souvent difficiles à anticiper. Ainsi, pour réduire les pertes et optimiser leur efficacité, les ordinateurs quantiques offrent aux entreprises une meilleure analyse des données, une modélisation robuste, etc. Ce qui implique l’optimisation du mix marketing, la maximisation de revenus publicitaires, la bonne planification des flux de travail, etc.

• Cryptographie et cybersécurité

  Ce sont les algorithmes de cryptage qui protègent la majorité des mots de passe des comptes en ligne, des transactions et des communications. Ces systèmes permettent de partager les données en toute sécurité, et seule la personne ayant le bon code peut le lire. La résolution de ce problème mathématique n’est pas encore maîtrisée par un ordinateur classique, ce qui nécessite l’aide des clés bien dimensionnées de l’informatique quantique. Cependant, les méthodes actuelles de cryptage deviennent obsolètes face à l’ordinateur​ quantique, ce qui est une vraie menace pour les systèmes cyber sécurité. Fort heureusement, une nouvelle génération de technologie de cryptage quantique est travaillée par les scientifiques dans le but de protéger les données sensibles des entreprises.

Où en est actuellement l’informatique quantique ?

L’informatique quantique est un petit prototype disposant une dizaine ou une vingtaine de qubits via le cloud. De nombreux instituts tentent de les développer, puisque jusqu’ici les ordinateurs quantiques sont encore limités. Parfois, ils ne peuvent pas faire fonctionner tous les algorithmes. Leur complexité sur les contraintes de refroidissement ne les destine pas également à être exposées au grand public.
Par exemple, les compagnies comme IBM mettent à disposition de petits ordinateurs quantiques en ligne. Les instituts comme CEA tentent aussi de développer leur propre petite machine. Le but étant d’acheter des petites machines par les start-ups et d’essayer de les combiner avec les ordinateurs classiques, déjà très puissants, afin de les booster.
En effet, en ce moment, l’informatique quantique entre dans le cadre du développement de démonstrateurs. Les états quantiques sont extrêmement fragiles. Même le fait de les observer les perturbe. En général, pour manipuler les qubits, il faut employer des atomes froids, piégés et refroidis par laser avec une température de -273 °C. Ainsi, plus il existe de qubits, plus les contrôles deviennent plus difficiles. Selon les scientifiques, l’industrialisation des véritables ordinateurs quantiques est envisagée dans les années 2028 - 2030. À noter que les ordinateurs quantiques ne vont, en aucun cas, remplacer les ordinateurs classiques du fait de leur complexité. Ils seraient seulement utiles pour des applications très spécifiques, là où les ordinateurs traditionnels n’y arrivent pas à résoudre.