Le prochain pas de géant : pourquoi Boris Johnson veut « faire le grand saut » en matière d’informatique quantique

Le prochain pas de géant : pourquoi Boris Johnson veut « faire le grand saut » en matière d’informatique quantique

Les possibilités qu’offrent les processeurs ultrarapides pour les entreprises, la santé et l’environnement sont énormes, mais les obstacles le sont tout autant.

La technologie qui sous-tend les ordinateurs de tous les jours, tels que les smartphones et les ordinateurs portables, a révolutionné la vie moderne, à tel point que notre quotidien est inimaginable sans elle. Mais une autre méthode d’informatique progresse rapidement, et Boris Johnson fait partie des personnes qui l’ont remarqué. Il devra repousser les limites de sa dextérité linguistique pour l’expliquer.

L’informatique quantique repose sur la physique quantique, qui étudie le fonctionnement des particules subatomiques qui composent l’univers. La semaine dernière, le Premier ministre a promis que le Royaume-Uni allait « faire le grand saut en matière d’informatique quantique » en construisant un ordinateur quantique polyvalent et en s’assurant 50 % du marché mondial de l’informatique quantique d’ici 2040. Le Royaume-Uni devra cependant se hâter : de grandes avancées ont été réalisées dans ce domaine cette année par les superpuissances technologiques que sont la Chine et les États-Unis.

Selon Peter Leek, maître de conférences et expert en informatique quantique à l’université d’Oxford, l’informatique « classique » (le terme courant pour désigner l’informatique telle que nous la connaissons) a été une incroyable réussite du XXe siècle, mais « la façon dont nous traitons aujourd’hui les informations dans les ordinateurs ne tire toujours pas pleinement parti des lois de la physique telles que nous les connaissons ».

Les travaux sur la physique quantique, cependant, nous ont donné une nouvelle façon, plus puissante, de traiter l’information. « Si vous pouvez utiliser les principes de la physique quantique pour traiter l’information, vous pouvez alors effectuer toute une série de types de calculs que vous ne pouvez pas faire avec des ordinateurs normaux », explique M. Leek.

Les ordinateurs classiques codent leurs informations en bits – représentés par un 0 ou un 1 – qui sont transmis sous forme d’impulsion électrique. Un message texte, un courriel ou même un film Netflix diffusé en continu sur votre téléphone est une chaîne de ces bits. Dans les ordinateurs quantiques, cependant, l’information est contenue dans un bit quantique, ou qubit. Ces qubits – logés dans une puce de taille modeste – sont des particules telles que des électrons ou des photons qui peuvent se trouver dans plusieurs états en même temps, une propriété de la physique quantique connue sous le nom de superposition. Cela signifie que les qubits peuvent coder diverses combinaisons de 1 et de 0 en même temps, et calculer leur chemin à travers un grand nombre de résultats différents.

« Si vous comparez un morceau de mémoire dans un ordinateur normal, il est dans un état unique de uns et de zéros, ordonnés d’une manière spécifique. Dans un ordinateur quantique, cette mémoire peut se trouver simultanément dans tous les états possibles de uns et de zéros », explique M. Leek.

Pour vraiment exploiter cette puissance, il faut une « intrication » de paires de qubits : si vous doublez le nombre de qubits, la puissance de calcul augmente de manière exponentielle. En reliant ces paires de qubits enchevêtrés, vous obtenez un ordinateur très puissant, capable de traiter des chiffres à une vitesse sans précédent, à condition qu’il existe un algorithme quantique (ensemble d’instructions suivies par l’ordinateur) pour le calcul que vous souhaitez effectuer.

Jay Gambetta, vice-président de l’informatique quantique chez IBM, qui a dévoilé la semaine dernière le processeur quantique le plus puissant du monde, déclare : « Le système combiné a une puissance de calcul bien supérieure à celle des systèmes individuels. » Le processeur quantique Eagle – un type de puce informatique – fabriqué aux États-Unis par la société informatique réunit 127 qubits, contre 66 obtenus récemment par l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) à Hefei.

M. Gambetta souligne que les applications pratiques des ordinateurs quantiques ne sont pas encore au point, mais qu’en théorie, ils pourraient avoir des utilisations passionnantes, comme aider à concevoir de nouveaux produits chimiques, médicaments et alliages. Selon M. Gambetta, l’informatique quantique pourrait permettre une représentation beaucoup plus efficace des composés chimiques, en prédisant avec précision l’action d’une molécule complexe et en ouvrant la voie à de nouveaux médicaments et matériaux. « Il nous donne un moyen de mieux modéliser la nature », ajoute-t-il.

Selon M. Gambetta, l’informatique quantique pourrait également contribuer à la lutte contre le réchauffement climatique, en séparant plus efficacement le dioxyde de carbone en oxygène et en monoxyde de carbone, ce qui réduirait la quantité de CO2 dans l’atmosphère. Par ailleurs, l’informatique quantique pourrait aider à comprendre comment fabriquer des engrais en utilisant beaucoup moins d’énergie.

L’année dernière, IBM s’est associé au constructeur automobile allemand Daimler, la société mère de Mercedes-Benz, pour utiliser l’informatique quantique afin de modéliser de nouvelles batteries au lithium. Énergies renouvelables, produits pharmaceutiques, voitures électriques, engrais : si ce ne sont là que quelques-uns des produits qui peuvent être améliorés par l’informatique quantique, il est compréhensible que le Royaume-Uni veuille être à l’avant-garde du marché.

Lorsque l’informatique quantique atteindra le niveau de 1 000 qubits, elle devrait être en mesure de réaliser ce qu’IBM appelle « l’avantage quantique », c’est-à-dire qu’un ordinateur quantique résout systématiquement les problèmes plus rapidement qu’un ordinateur classique. IBM espère atteindre les 1 000 qubits avec son processeur Condor en 2023.

La solidité du système universitaire britannique – et sa longue histoire d’innovation, incarnée par Alan Turing en informatique et Paul Dirac en mécanique quantique – donne au pays un certain espoir d’atteindre l’objectif de Johnson. Mais Bob Sutor, collègue de Gambetta chez IBM, estime que pour le Royaume-Uni et les autres pays désireux de faire des progrès dans le domaine de l’informatique quantique, l’éducation et les compétences sont essentielles – au niveau universitaire et en dessous, y compris dans les écoles. « Plus il y a de gens qui travaillent dessus, plus vite nous y arriverons ».

Guy ERWAN

Guy ERWAN

Guy est un bénévole qui n’a pas d’expérience en matière de journalisme, mais il a une grande envie d’apprendre. Il nous apporte son dynamisme et son expérience dans le monde associatif. Guy est originaire de Nantes et aime partager son amour de cette belle région.