La révolution de l’informatique quantique est imminente et la concurrence pour atteindre la suprématie dans ce domaine est plus intense que jamais. Aujourd’hui, les géants de la technologie, les universités et les start-ups innovantes investissent du temps et des ressources pour percer les mystères et exploiter le potentiel de ces puissantes machines. Mais que sont exactement les ordinateurs quantiques ? Comment fonctionnent-ils et quels changements pourraient-ils apporter à notre avenir ? Dans cet article proposé par la rédaction editionscomplexe.fr, nous tenterons de faire la lumière sur l’ère prometteuse, mais aussi difficile, de l’informatique quantique.
Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?
Fruit de décennies d’études mathématiques, physiques et informatiques, l’ordinateur quantique a été théorisé pour la première fois par le physicien Richard Feynman en 1982.
Poursuivant ces études, le physicien David Deutsch a publié en 1985 l’article « Quantum theory, the Church-Turing principle and the universal quantum computer », dans lequel il a décrit les principales caractéristiques de cette machine révolutionnaire. Malgré ces premiers pas théoriques, il faudra attendre 2019 pour la commercialisation du modèle IBM Q System One, le premier ordinateur quantique utilisable à distance, marquant une étape importante dans l’évolution de cette technologie.
Confirmant l’énorme potentiel de ces machines, IBM a présenté le 9 novembre 2022 le nouveau processeur quantique Osprey. Avec ses 433 qubits, ce modèle devient le processeur avec le plus grand nombre de bits quantiques jamais atteint : une capacité de traitement trois fois supérieure à celle de son prédécesseur, Eagle, également d’IBM, et huit fois supérieure à celle de Sycamore, l’ordinateur quantique de Google. Pour donner une idée de l’incroyable puissance de calcul de l’ordinateur quantique Osprey, le géant américain a déclaré publiquement dans son communiqué de presse :
« pour égaler les performances du nouveau processeur d’Osprey, il faudrait autant de bits qu’il y a d’atomes dans l’univers ».
Et à quoi devons-nous nous attendre à l’avenir ? L’objectif d’IBM est de dépasser les 4 000 qubits d’ici 2025.
Des solutions rapides à des problèmes complexes : quels effets l’ordinateur quantique aura-t-il sur nos vies ?
La principale caractéristique des ordinateurs quantiques est leur capacité à traiter d’énormes quantités de données en très peu de temps en exploitant les lois de la physique et de la mécanique quantique, ce qui leur permet de résoudre des problèmes qui prendraient des milliers d’années à résoudre avec des ordinateurs classiques.
L’ordinateur quantique représente une avancée technologique majeure qui pourrait avoir un impact profond dans tous les domaines de notre société en accélérant les découvertes sensationnelles dans divers secteurs.
Sécurité informatique : le cryptage des ordinateurs traditionnels sera soumis à de graves risques. Il sera nécessaire de développer et d’innover les systèmes cryptographiques actuels afin de résister aux attaques éventuelles des ordinateurs quantiques. La sécurité informatique est appelée à évoluer en permanence pour s’adapter aux défis posés par les nouvelles technologies.
Chimie et pharmacie : les simulations moléculaires prendront un nouvel essor grâce à une vitesse de calcul jusqu’alors inimaginable et, par conséquent, à une accélération de la découverte de nouveaux médicaments et matériaux.
Intelligence artificielle (IA) : la synergie entre les ordinateurs quantiques et l’intelligence artificielle pourrait être la combinaison gagnante pour donner naissance à la plus grande révolution technologique de l’histoire de l’humanité.
Le traitement quantique renforcera considérablement les capacités de l’intelligence artificielle, conduisant à des modèles d’apprentissage automatique nettement plus sophistiqués et précis. Recherche scientifique : la recherche scientifique bénéficierait certainement de la puissance de calcul impressionnante offerte par l’ordinateur quantique.
Cela pourrait insuffler un nouvel élan à divers domaines de recherche, en permettant la création de nouveaux engrais, de produits chimiques pour les batteries, de médicaments personnalisés et de développements dans le domaine de la médecine personnalisée grâce à une représentation détaillée de systèmes complexes.
Impact économique et sur l’emploi : l’avènement des ordinateurs quantiques pourrait créer de nouvelles industries et de nouveaux emplois, mais pourrait également rendre certains emplois actuels obsolètes, exactement comme dans le cas de l’intelligence artificielle.
Ordinateur quantique : fonctionnement
Mais comment fonctionnent les ordinateurs quantiques ? Avant d’analyser leurs caractéristiques, il convient de s’interroger sur leur élément fondamental : les qubits (ou bits quantiques). Il s’agit de l’unité d’information de base qui offre un énorme potentiel et remplit plus ou moins la même fonction que les bits pour les ordinateurs classiques. Pour comprendre le fonctionnement de l’ordinateur quantique, il faut connaître les deux principes fondamentaux :
Le principe de superposition
Contrairement aux bits classiques, qui ne peuvent être que 0 ou 1 à un moment donné, les qubits peuvent exister dans un état de superposition, ce qui leur permet de représenter à la fois 0 et 1 simultanément. Cela permet aux ordinateurs quantiques de traiter des informations en parallèle, en explorant simultanément des chemins de calcul infinis. Un ordinateur avec n qubits peut représenter 2^n états différents simultanément et traiter toutes les informations en parallèle, offrant ainsi un potentiel de traitement exponentiel.
Le principe d’intrication
L’intrication est l’un des concepts fondamentaux de l’informatique quantique, dans lequel l’état de deux ou plusieurs qubits est étroitement lié, quelle que soit la distance qui les sépare. Il s’agit d’un entrelacement qui pourrait littéralement révolutionner notre façon de traiter l’information et de comprendre le monde physique.
Maintenir l’état du qubit en superposition pendant de longues périodes est très compliqué. Actuellement, la recherche technologique, menée par des géants tels qu’IBM, Google, Microsoft, Intel et des instituts de recherche, fait de grands progrès dans la mise au point de systèmes toujours plus performants, capables de développer des solutions permettant de stabiliser les états et d’atténuer les « effets de décohérence », c’est-à-dire la rupture de l’état de superposition due à l’environnement extérieur.
Combien coûte un ordinateur quantique ? Et quelle est sa consommation énergétique ?
La technologie quantique en est encore à un stade embryonnaire de son développement. Il est donc raisonnable de s’attendre à ce que les coûts et la consommation énergétique subissent des variations importantes au cours des prochaines générations.
Actuellement, le coût d’un ordinateur quantique est très élevé et dépend de ses spécifications (plus il y a de qubits, plus le coût est élevé). Si l’on considère les quelques modèles actuellement disponibles sur le marché, on parle de dizaines de millions de dollars. En ce qui concerne la consommation d’énergie, les ordinateurs quantiques nécessitent des températures extrêmement basses pour maintenir la cohérence des qubits (une grande partie de l’énergie utilisée par un ordinateur quantique est destinée au refroidissement). . Malgré cela, il convient de souligner qu’à l’avenir, l’un des grands avantages des ordinateurs quantiques sera précisément leur efficacité énergétique : ils sont capables d’effectuer des calculs qui nécessiteraient d’énormes quantités d’énergie sur un ordinateur classique.
Quels seront les métiers de demain ?
Bien que nous n’en soyons encore qu’aux prémices du développement de la technologie quantique, sa pleine réalisation pourrait faire émerger un nouveau paysage professionnel. L’avènement de cette technologie entraînera inévitablement des changements significatifs sur le marché du travail avec la création de nouveaux métiers : on peut citer par exemple la naissance du « développeur de logiciels quantiques », un professionnel capable de développer et d’optimiser des algorithmes destinés à être exécutés sur des ordinateurs quantiques. Dans ce contexte en pleine évolution, il ne nous reste plus qu’à continuer à nous former pour rester en phase avec notre époque. À cet égard, les cours de formation et les programmes éducatifs consacrés au développement de logiciels et à la cybersécurité de l’ITS/ICT Technologies de l’information et de la communication peuvent jouer un rôle crucial pour relever au mieux les défis futurs des prochaines générations de professionnels.
ART.1106876
