Avez-vous déjà entendu parler de qubit, d'ordinateurs et de calculateurs quantiques ? Si oui, vous êtes dans les temps. Si non, il va falloir vous y mettre sérieusement car leur déploiement commercial est lancé.

Certains y voient la fin de la blockchain ; d’autres, une poule aux oeufs d'or ou simplement un moyen de dépasser les limites de calcul de l’informatique classique. Tout semble enfin indiquer que Google serait sur la voie de la suprématie quantique.

Le qubit ou quantum bit

Voilà ce que provoque le qubit sur son passage. IBM, Intel, Microsoft, tous rêvent au moins de l’apprivoiser et de progresser sur cette technologie. Mais qu’est-ce que le qubit exactement ? En quoi consiste-t-il ? Quels sont ses atouts, ses inconvénients ? Et quels sont aujourd’hui ses débouchés commerciaux ? Forecasting AI s’est donc emparé du sujet et vous livre de premiers éléments de réponse.

D’abord, le qubit, pour quantum bit, est un état quantique qui représente l’unité de stockage d’information quantique. Utilisé comme valeur dans l’informatique quantique, qui a pour objectif d’utiliser les lois de la physique quantique comme l’intrication ou la superposition pour réaliser des calculs plus rapides, le qubit se distingue du bit, unité d’information binaire (0 ou 1) utilisée dans l’informatique telle que nous la connaissons plus précisément actuellement.

Le qubit plus puissant que le bit

Un bit ne peut donc prendre qu’un seul état, et un seul, à la fois, à choisir entre deux valeurs comme « 0 » et « 1 ». Le qubit se différencie du bit par le fait qu’il se compose lui d’une superposition de deux états de base comme le « 0 » et le « 1 ». Pour schématiser, la puissance des qubits est exponentielle et peut permettre de traiter une opération beaucoup plus rapidement qu’un système informatique binaire.

Et pour cause, il faudrait quatre opérations avec un ordinateur classique contre une seule avec un ordinateur quantique pour une opération avec deux bits. L’ordinateur quantique traitera toutes les opérations en même temps grâce à la superposition des états (2²). Un ordinateur binaire sera lui obligé de décomposer toutes les opérations une par une puisque le bit ne peut être qu’un seul état à la fois (donc soit 00, soit 01, soit 10, soit 11 pour une opération avec deux bits). Quatre opérations simultanées contre une, il va s’en dire que vous connaissez déjà le vainqueur en termes de vitesse d’exécution.

Puissant mais instable, le qubit…

Evidemment, je vous vois venir… Qu’attend-on pour passer de l’informatique binaire à l’informatique quantique ? Le qubit a une puissance exponentielle naturelle certes, mais il présente aussi de sacrées limites.

Tirant parti des lois de la physique quantique, le qubit n’a en effet pu passer outre quelques écueils sur lesquels planchent actuellement de nombreux scientifiques. Les qubits restent des éléments instables extrêmement sensibles aux variations de l’environnement. Ce phénomène est baptisé décohérence. Il entraîne tout simplement l’arrêt de l’état de superposition des qubits et met ainsi un terme prématuré aux calculs entrepris.

Qubit vs cryptographie

Une simple et infime variation de température ou de luminosité, une interférence magnétique peuvent précipiter sa « chute ». La taille des machines ou le théorème d’impossibilité du clonage quantique sont d’autres inconvénients à ajouter à la décohérence quand bien même la puissance de calcul et la confidentialité des échangent s’accroissent (un qubit ne pouvant ni être lu ni être dupliqué sans en fixer sa forme).

Et puis l’avènement de l’informatique quantique est de nature à remettre en cause jusqu’à la discipline de la cryptographie. La blockchain utilise par exemple des clés RSA et AES qui peuvent être cassées par l'algorithme de Schor et de Grover. Impossible car trop longue à réaliser avec un supercalculateur binaire, cette tâche pourrait en revanche être confiée à un calculateur quantique qui casserait les systèmes. Le système de sécurité que l’on connait actuellement en serait bouleversé mais pourrait justement aussi profiter des calculateurs quantiques pour générer des clés toujours plus grandes et longues à déchiffrer.

La suprématie quantique ?

En attendant que l’informatique quantique s’invite dans les foyers au même titre que l’informatique classique actuellement, et ça ne sera pas avant que l'on réussisse à stabiliser la cohérence d'un qubit dans la durée, certains pays et certaines entreprises misent tout sur cette technologie, jusqu'à viser la suprématie quantique. Mais qu’est-ce que c’est au juste que la suprématie quantique ?

L'on pourrait résumer cette expression ainsi : apporter la preuve qu'un processeur quantique résoudrait une série de calculs informatiques que même les supercalculateurs les plus puissants au monde seraient dans l'incapacité de réaliser en 10 000 ans ! Google aurait-il réussi ce pari fou et insensé ? Vendredi 20 septembre, le Financial Times a rapporté cette information après qu'une publication des chercheurs de Google sur le site de la NASA a été publiée, puis retirée dans la foulée. Et depuis, de nombreux exemplaires de cet article ont circulé sur Internet et les médias se sont rués sur cette information pour en faire leurs choux gras.

Sycamore, le calculateur quantique de Google

Pour réaliser une telle prouesse, selon les informations lues ici et là, Google aurait fait appel à un calculateur quantique répondant au doux nom de Sycamore. La bête disposerait de plus de 50 qubits (54 exactement, dont 53 réellement mis à contribution). Sa spécialité (car les calculateurs quantiques aiment avoir une spécialité...) ? La simulation du comportement d’un arrangement aléatoire de circuits quantiques.

Mais peu importe ! Car une telle information est belle et bien toujours à confirmer ou à infirmer et ni Google ni la NASA, qui aurait tout de même brisé un embargo par maladresse dans le meilleur des cas, n'ont pour l'instant souhaité répondre aux demandes des journalistes qui affluent.

L'annonce de la suprématie quantique de Google serait tout de même une sacrée avancée pour la firme de Mountain View et lui offrirait un avantage certain par rapport à ses concurrents en proposant, les machines les plus rapides du marché en termes de calculs. Capables de calculer l'incalculable ! Nul doute que IBM pourrait aussi y parvenir dans un avenir proche, mais être le premier dans un secteur aussi pointu, technologique, à forte valeur ajoutée que l'informatique quantique vous offre une crédibilité, une légitimité et une notoriété auprès de vos prospects et clients.

Cependant, cet avantage, qui en est un au moment de proposer à la vente une puissance de calcul jamais vue auparavant, n'est pas encore déterminant. En effet, la décohérence quantique et l'ultra-sensibilité des qubits à leur environnement rendent quasiment impossible le fonctionnement de calculateurs avec un grand nombre de qubits embarqués ou, évidemment, la mise en vente d'ordinateurs quantiques à un grand public.

IBM, un ordinateur quantique à disposition sur le cloud…

Exclue des foyers et d'une commercialisation auprès du grand public pendant encore un certain temps, l'informatique quantique s'invite en revanche sur le cloud. Pendant que Google veut atteindre et mise sur la suprématie quantique, IBM s'est sans doute voulu plus pragmatique en mettant à disposition un ordinateur quantique d'une puissance de 53 qubits sur le cloud. Bientôt en service, cet ordinateur pourrait permettre la résolution de nouveaux problèmes et enchanter les meilleurs prévisionnistes grâce à sa puissance de calcul.

Vue intérieure d'un ordinateur quantique d'IBM.


L'un tente ainsi d'atteindre la suprématie quantique pour impressionner son monde, l'autre de devancer ses concurrents pour proposer des innovations de rupture à ses clients. Bien sûr, derrière ces agissements, c'est une véritable guerre commerciale que se livrent les deux géants américains.

Et IBM a peut-être pris un temps d'avance sur Google en proposant déjà son ordinateur sur le cloud. Inaccessible financièrement, même pour les plus grandes entreprises, car difficile à installer et à faire fonctionner, par conséquent rare, l'ordinateur quantique n'inondera pas le marché dans un premier temps. Alors, proposer un tel service à la location à ses clients est sans doute la meilleure option possible. Ce qu'a entrepris finalement IBM avant Google.

Mais à qui cela pourrait-il plaire ? Quels seraient les débouchés commerciaux d'un supercalculateur quantique ? Vous n'y pensez peut-être pas mais dîtes-vous que Google et IBM ont bien sûr déjà leurs idées !

Quelles applications pour l’informatique quantique ?

Une telle puissance de calcul ne laissera bien entendu pas insensible les prévisionnistes de tous bords. Une puissance exponentielle naturelle. L'industrie pharmaceutique ne serait pas contre l'utiliser dans le cadre de ses recherches. Enfin, les marchés publics, administrations et autres villes qui doivent gérer des réseaux routiers, de transports en commun ou de communication par exemple, les assurances, les banques et marchés financiers qui vivent de prévisions et craignent notamment pour leur sécurité numérique sont d'autres clients potentiels. Sans oublier la grande distribution bien sûr qui vit de prévisions de vente ou de prévisions de stock.

Autant vous dire que les débouchés sont nombreux, pour ne pas dire juteux, pour ceux qui parviendront à tirer leur épingle du jeu sur le marché de l'informatique quantique. Google et IBM l'ont bien saisi et ont été les premiers à dégainer grâce à leurs puissantes ressources. Mais, à n'en pas douter, d'autres voudront aussi leur part du gâteau et s'inviteront dans cette course folle.


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