Ce que vous devez savoir sur l’informatique quantique

De nos jours, on entend de plus en plus parler de l’informatique quantique, qui fonctionne de manière différente que l’informatique classique, qui code en 0 et en 1. Il s’agit, en fait, d’une nouvelle technologie en plein essor qui exploite les règles de la mécanique quantique, dans l’objectif de solutionner des ennuis trop complexes pour les ordinateurs classiques.

Retrouvez, dans cet article, tout ce que vous devez savoir sur l’informatique quantique.

Qu’est-ce que l’informatique quantique ?

Tout d’abord, on doit comprendre que l’informatique quantique est bien différente de ce que la plupart d’entre nous pense connaître, à commencer par la logique binaire. Il s’agit, en fait, d’une technologie basée sur le principe que les particules subatomiques existent dans plus d’un état en même temps.

En fait, un bit dans l’informatique traditionnelle n’existe que sous l’état 0 ou 1. Quant aux bits quantiques (quantum bits ou des qubits), ils se présentent également en deux états. Cependant, ils peuvent sauvegarder plus de données, car ils sont capables d’exister dans toutes les superpositions de ces valeurs.

L’informatique quantique permet, ainsi, de simplifier l’analyse de données et de stocker et traiter de grandes quantités d’informations, tout en consommant moins d’énergie que l’informatique classique. Cette technologie permet de faciliter le travail de calcul manuel qui est souvent fastidieux.

Pourquoi l’informatique quantique est-elle si intéressante ?

L’informatique quantique permet de gagner du temps lors du processus de sauvegarde et de traitement des données. L’objectif est d’être capable d’effectuer de longues opérations de calcul en quelques minutes seulement, et résoudre des problèmes que les ordinateurs classiques les plus puissants d’aujourd’hui ne pourraient solutionner, tels que la modélisation des ouragans. 

Aujourd’hui, les entreprises ont beaucoup à gagner en adoptant l’informatique quantique. Selon les dernières statistiques du Boston Consulting Group (BCG), l’informatique quantique pourrait générer une valeur de 850 milliards de dollars durant les 15 années à venir, dont 5 à 10 milliards de dollars au cours des cinq prochaines années.

Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?

Les ordinateurs quantiques se présentent aujourd’hui sous une multitude de formes. Cependant, ils sont tous basés sur le même principe : ils hébergent un processeur quantique dans lequel des particules quantiques doivent être isolées pour être traitées par des techniciens en informatique. 

La nature des particules quantiques et la technique employée pour les contrôler se différencient d’une approche de l’informatique quantique à une autre. Certaines méthodes requièrent de refroidir régulièrement le processeur à des températures de congélation, alors que d’autres nécessitent de jouer avec les particules quantiques en s’aidant de lasers.

A quoi servent les ordinateurs quantiques ?

Souvent, les programmeurs ont tendance à écrire les problèmes sous forme d’algorithmes pour que les ordinateurs traditionnels puissent les résoudre. De même, les ordinateurs quantiques effectuent des calculs qui se reposent sur des algorithmes quantiques. 

De nos jours, les ordinateurs quantiques peuvent même s’attaquer aux algorithmes d’optimisation. Ces derniers aident à identifier la meilleure solution parmi une multitude d’options proposées. Il existe aujourd’hui des algorithmes quantiques qui peuvent gérer plus de 50 000 navires marchands qui traversent les océans, pour livrer des marchandises dans le but de gagner du temps et de l’argent. 

Les ordinateurs quantiques sont aptes à manipuler et traiter des grandes quantités de données. Les scientifiques ont aussi démontré que les algorithmes quantiques sont capables de casser les clés de chiffrement classiques, qui sont trop difficiles à casser, d’un point de vue mathématique, pour les ordinateurs traditionnels.

Quels sont les principaux types de processeurs quantiques ?

Pour concevoir des qubits (les éléments constitutifs des ordinateurs quantiques), les chercheurs doivent trouver et manipuler les plus petites particules de l’univers, qui peuvent être trouvées en s’aidant des supports spécifiques. Raison pour laquelle, il existe aujourd’hui une variété de processeurs quantiques utilisés par de nombreuses entreprises.

1. Processeur quantique supraconducteur

C’est l’un des types de processeurs quantiques les plus avancés. Il consiste à utiliser des qubits supraconducteurs, qui sont principalement constitués d’électrons. Google et IBM ont tous deux conçu des processeurs supraconducteurs.

2. Processeur de recuit quantique

Le processeur quantique, qui a été choisi par D-Wave, est différent des autres processeurs quantiques. En effet, il n’est pas basé sur le même paradigme que les autres. Il est beaucoup plus facile à utiliser et à manipuler.  

C’est pour cette raison que D-Wave a mis au point des dispositifs qui sont aptes à manipuler des milliers de qubits, alors que concrètement, toutes les autres entreprises de matériel quantique travaillent avec plus ou moins une centaine de qubits. 

Toutefois, les processeurs de recuit ne peuvent résoudre que quelques problèmes d’optimisation, ce qui limite leurs capacités.

3. Processeur quantique de lumière

Honeywell et IonQ ont développé des processeurs quantiques de lumière. Ce sont des processeurs dans lesquels les qubits sont situés dans des réseaux d’ions emprisonnés dans des champs électriques, puis traités par des lasers.

Qu’est-ce que l’informatique quantique dans le cloud ?

En raison de la complexité de la composition d’un ordinateur quantique, la plupart des systèmes quantiques se trouvent aujourd’hui dans les laboratoires, plutôt que d’être transmis vers les centres de données des utilisateurs. 

Pour permettre aux clients d’accéder aux dispositifs et de vivre leurs expériences avec l’informatique quantique, les entreprises ont lancé des services commerciaux d’informatique quantique dans les cloud. Ceci a rendu la technologie accessible à un plus grand nombre d’utilisateurs.

Les trois plus grands fournisseurs de services publics d’informatique en cloud proposent aujourd’hui d’accéder aux ordinateurs quantiques sur leur plateforme. Google et IBM ont tous deux mis leurs propres processeurs quantiques sur le cloud, alors qu’ Azure Quantum de Microsoft et Braket d’AWS permet aux utilisateurs d’accéder aux ordinateurs de fournisseurs d’ordinateurs quantiques.

A quoi ressemble l’industrie de l’informatique quantique actuellement ?

Personne ne sait quelle technologie gagnera la course, mais ce qui est sûr c’est que l’industrie de l’informatique quantique est en perpétuel développement et les entrepreneurs investissent généreusement en cette matière. En effet, les investissements dans l’informatique quantique ont triplé en 2020. Ils ont généré 800 millions de dollars en 2021.

Quant aux investissements gouvernementaux en informatique quantique, ils sont beaucoup plus importants. Les Etats-Unis ont généré 1,2 milliard de dollars au cours des cinq dernières années, alors que l’Union Européenne a généré 1 milliard de dollars. Le Royaume-Uni a également gagné un milliard d’euros. Bien que les chiffres exacts ne soient pas dévoilés en Chine, le gouvernement n’a pas caché son souhait de participer à la course aux technologies quantiques.

Ceci a contribué à la croissance de l’écosystème quantique au cours des dernières années. Le nombre de start-up spécialisées en informatique quantique a augmenté pour atteindre près de 200 en 2020. Selon les statistiques du cabinet d’analyse Gartner, 1 % des entreprises ont investi dans l’informatique quantique en 2018 et 20 % veulent le faire d’ici 2023.

Qui se prépare aujourd’hui à l’informatique quantique ?

De nos jours, certaines entreprises ne sont pas obligées de se préparer pour suivre leurs concurrents. Néanmoins, il existe certains secteurs d’activité où les algorithmes quantiques doivent générer un énorme chiffre d’affaires, et où les entreprises modernes se préparent déjà.

JP Morgan et Goldman Sachs sont des mastodontes financiers qui ont investi dans le domaine de l’informatique quantique. En effet, dans le secteur bancaire, les algorithmes d’optimisation quantique pourraient mener à bien optimiser les portefeuilles et aider les clients à opter pour les meilleures actions à acheter et à vendre, dans l’objectif d’avoir le rendement maximal.

Dans le secteur pharmaceutique, où les processus de la conception d’un nouveau médicament coûtent en moyenne 2 milliards de dollars, et requiert un grand nombre d’essais, les algorithmes de simulation quantique ont vraiment fait la différence. 

Les grandes entreprises d’automobiles comme BMW et Volkswagen utilisent des algorithmes quantiques, qui ont un impact considérable sur le secteur de différentes manières, allant de l’optimisation de la chaîne d’approvisionnement à de la conception de batteries plus performantes, en passant par la gestion de la mobilité et du trafic.  

Toutefois, à mesure que l’informatique devient de plus en plus répandue, il est peu probable qu’elle se limite à quelques privilégiés. Au contraire, les chercheurs croient que presque tous les secteurs d’activités pourraient bénéficier de la vitesse de calcul que les qubits peuvent réaliser.

Bien que le nombre d’utilisateurs d’algorithmes quantiques augmente de plus en plus, il est peu probable qu’ils aient tout compris des principaux phénomènes et  des lois fondamentales de l’informatique quantique, pour pouvoir utiliser cette technologie.