Du laboratoire à la réalité… le long chemin de l’ordinateur quantique

Rédigé le 2 novembre 2016 par | Nouvelles technologies Imprimer

Beaucoup – certains diront « infiniment » – plus rapide que les ordinateurs traditionnels, du moins sur certaines opérations, l’ordinateur quantique suscite un intérêt dont l’aspect le plus concret se mesure aux milliards de dollars qui sont consacrés à son développement. Cet ordinateur – qui repose sur des caractéristiques de la physique quantique – pourrait être une réponse à nos exponentiels besoins en matière de rapidité et de puissance de calcul.

Tous les grands noms des nouvelles technologies s’intéressent au potentiel du quantique, d’IBM à Google en passant par Intel ou Microsoft. La NASA mais aussi le géant américain de la défense, Lockheed Martin, participent activement à la recherche dans le secteur.

Microsoft a ainsi lancé sa Station Q, une unité entièrement dédiée au développement de l’ordinateur quantique mais dont l’avancée des travaux demeure, pour le moment, assez floue.

En 2015, Intel annonçait le lancement d’un plan de recherche sur l’ordinateur quantique, en partenariat avec l’Université de technologie de Delft et l’Organisation Néerlandaise pour la Recherche Scientifique Appliquée (TNO). Ce partenariat s’accompagne d’un financement de 50 millions de dollars.

De plus petites entreprises tentent elles-aussi de transformer l’ordinateur quantique en réalité. La start-up américaine Rigetti Computing, fondée en 2014, annonce par exemple une puce contenant 40 qubits pour 2017.

Google et IBM mènent le bal

Mais en matière de quantique, les deux firmes qui sont allées le plus loin sont Google et IBM.

Le cas Google est exemplaire. En 2013, la société a investi dans une start-up canadienne spécialisée dans les ordinateurs quantiques, D-Wave. En partenariat avec la Nasa, elle a acquis sa propre machine développée par D-Wave, le D-Wave X2.

D Wave
Ordinateur quantique de D-Wave

Les chercheurs de Google ne sont manifestement pas restés inactifs devant la grosse boite noire puisqu’en décembre 2015, ils annonçaient que leur protégé s’était montré 100 millions de fois plus rapide d’un ordinateur classique. Une annonce qui a suscité beaucoup de bruit – entre scepticisme affiché et admiration béate.

En juillet dernier, c’est avec un ordinateur doté d’une capacité de 1 000 qubits que Google serait parvenu à simuler les niveaux d’énergie d’une molécule de dihydrogène (H2).

Or c’est exactement le genre de simulation qui s’avère à la fois lourde et complexe pour nos ordinateurs, même les plus puissants. Simuler le comportement d’une molécule simple est à la portée de nos super-ordinateurs, mais celui des molécules plus complexes va clairement au-delà de leurs possibilités. Selon une estimation de ScienceAlert, la simulation du comportement d’une molécule simple, celle de propane (C3H8), mobiliserait nos meilleurs ordinateurs pendant 10 jours.

L’ordinateur quantique de Google pourrait donc faire avancer d’un grand pas la simulation. Les applications seront très concrètes. En comprenant mieux le comportement des molécules, nous pouvons espérer améliorer des dizaines de milliers d’applications : par exemple les batteries, ou encore tous les processus chimiques à forte consommation d’énergie, telle la fabrication d’engrais.

IBM s’est aussi lancé dans la course au quantique, investissant en tout trois milliards de dollars dans le développement de l’informatique du futur (ordinateur quantique mais aussi puces neuronales dont vous parlait récemment Gerald Celente).

IBM a beaucoup fait parler d’elle en mai 2016 en annonçant mettre à la disposition de tous un ordinateur quantique, via le cloud. Bon, ne vous emballez pas trop, cet ordinateur est simplement doté de cinq qubits… pas de quoi révolutionner notre compréhension du vivant ou mettre en péril les secrets de la NSA.

Malgré tout, ces cinq qubits pourraient être suffisants pour développer algorithmes et applications – par exemple pour smartphones – utilisant la puissance du quantique.

Cet ordinateur n’est évidemment qu’un premier pas : IBM espère parvenir à construire un ordinateur d’une puissance de 50 à 100 qubits dans les années qui viennent.

Du quantique dans un futur proche ?

La question que vous devez vous poser est la suivante : allez-vous bientôt vous débarrasser de votre vieil ordinateur classique pour passer au quantique ?

Malheureusement, non, pas tout de suite. Car de nombreuses difficultés techniques se dressent sur son chemin. Des difficultés telles que certains doutent de la possibilité même de le créer… et s’empressent de le rappeler à chaque tapage médiatique autour du quantique initié par Google et consorts.

Le principal obstacle est la « décohérence« . Ce phénomène advient quand on augmente le nombre de qubits. La durée de vie de l’état de superposition, celui qui permet à un bit d’être à la fois 0 et 1 (et donc d’être un qubit), est extrêmement brève. Et cette instabilité s’accentue avec l’augmentation du nombre de qubits et est une importante cause d’erreurs dans les calculs. Avouez que c’est gênant : à quoi bon calculer extrêmement vite si le résultat engendré est faux ?

C’est la raison pour laquelle les annonces effectuées par D-Wave (qui déclare avoir dépassé les 2 000 qubits) ou Google ont suscité un tel scepticisme parmi la communauté scientifique. Certains chercheurs ont en effet douté que Google ou D-Wave parviennent réellement à maintenir l’état quantique pendant suffisamment longtemps.

Pour résoudre le problème de la décohérence, deux grandes pistes sont explorées. La première consiste à tenter, par différents moyens (par exemple des pièges à ions), à stabiliser les qubits en les isolant et en les protégeant au maximum. L’autre solution – utilisée par Google pour son propre ordinateur quantique – consiste à mettre en place des systèmes de détection et de réparation des erreurs causées par la décohérence.

L’autre grand problème auquel est confronté l’ordinateur quantique est qu’il est encore très loin d’être un ordinateur universel, capable d’effectuer les mêmes taches que celui que j’utilise pour rédiger cet article. Je vous le disais, la machine quantique devrait exceller dans des tâches très précises – décrypter, simuler… – qui font d’elle un calculateur plus qu’un véritable ordinateur multifonction.

C’est là que l’on retrouve Google, outre le D-Wave, le Quantum Artificial Intelligence Lab, une entité du groupe entièrement dédiée à l’ordinateur quantique, se consacre à la construction d’un ordinateur « maison ». Pour le moment, celui-ci ne comporte que neuf qubits mais Google travaille en parallèle à des modèles plus puissants, comprenant 100 ou 200 qubits.

Originalité de cette machine, elle serait générique. Google aimerait certainement pouvoir utiliser les capacités de calculs de son ordinateur pour l’appliquer aux autres domaines sur lesquels le groupe mise gros : l’intelligence artificielle, le deep learning, la reconnaissance d’images, etc.

Qu’est-ce que cela signifie pour vous ?

L’ordinateur quantique est-il pour demain ? Non. Mais on peut raisonnablement penser que d’ici quelques années, il soit de plus en plus utilisé aussi bien dans les laboratoires que pour certaines utilisations très précises, comme la cryptographie.

Si vous voulez miser sur cette tendance de long terme, une des meilleures solutions est certainement d’investir sur Alphabet, la maison-mère de Google, ou sur IBM. Les deux groupes disposent de la puissance de recherche et de financement qui devrait leur permettre d’annoncer des avancées concrètes et significatives en matière d’ordinateur quantique.
[NDLR : Si votre prochain ordinateur ne sera pas quantique, il intégrera en tout cas la dernière génération de processeurs. Et il y a de très grandes chances que ce processeur soit fabriqué par la valeur que vous recommande Ray Blanco. L’ordinateur de demain, et celui d’après-demain, est déjà dans NewTech Insider]

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Cécile Chevré
Cécile Chevré
Rédactrice en Chef de La Quotidienne Pro

Cécile Chevré est titulaire d’un DEA d’histoire de l’EPHE et d’un DESS d’ingénierie documentaire de l’INTD. Elle rédige chaque jour la Quotidienne de la Croissance, un éclairage lucide et concis sur tous les domaines de la finance.

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