Selon IBM, Google et la Nasa entre autres, l’ordinateur quantique est en pleine révolution. Leurs prototypes sont capables d’effectuer en quelques minutes des calculs extrêmement complexes qui prendraient des années, voire seraient impossibles pour la génération actuelle de superordinateurs. Chaque entreprise possédera-t-elle bientôt son ordinateur quantique ?
Mécanique quantique
L’ordinateur quantique fonctionne selon les principes de la mécanique quantique. Son processeur est capable de résoudre plusieurs problèmes de calcul en même temps, sur base d’un très grand nombre de données. L’ordinateur classique manipule des bits d’information, qui sont soit des 0 soit des 1. L’ordinateur quantique utilise des qubits (quantum bits) qui sont en quelque sorte une superposition simultanée de 0 et de 1. Autrement dit, l’ordinateur quantique reconnaît les patrons et élabore des prévisions beaucoup plus vite qu’un superordinateur “classique”.
200 secondes : le temps nécessaire à un ordinateur quantique de Google pour effectuer un calcul complexe qui prendrait 10.000 ans à un superordinateur “classique”.
Applications
L’ordinateur quantique est extrêmement polyvalent. Dans l’industrie pharmaceutique, il peut simuler les interactions complexes entre particules plus rapidement et plus précisément. Dans le secteur financier, il peut contribuer à l’accélération et à l’amélioration des opérations grâce à l’intelligence artificielle (IA) et aux anticipations. Pour ce qui est du marketing et de la gestion clients, il est capable de simuler avec plus de précision les préférences d’achat des clients sur base des données démographiques. “L’ordinateur quantique peut aussi assurer une meilleure protection des données et de la communication, explique Patrick De Causmaecker, professeur de sciences informatiques à la Kulak (Katholieke Universiteit Leuven Campus Kortrijk). Avec des clés ‘inviolables’ par un ordinateur classique.”
Marge d’erreur
“La stabilité des ordinateurs quantiques doit encore être améliorée, souligne Christian Maes, professeur de physique théorique à la KU Leuven. La marge d’erreur doit être réduite pour assurer une plus grande fiabilité. Un réel défi, même dans les laboratoires protégés où opèrent actuellement ces ordinateurs.” En principe, ce n’est pas un problème si les qubits sont à l’origine de l’une ou l’autre erreur, pour autant qu’elle soit corrigée par les autres qubits. Mais la génération actuelle d’ordinateurs quantiques ne comporte “que” 50 à 60 qubits, un nombre insuffisant pour assurer un taux de correction acceptable. Autrement dit, il faut aussi accroître le nombre de qubits.
Système de refroidissement
Les ordinateurs quantiques sont très grands et leurs qubits très fragiles. Voilà pourquoi ils doivent être protégés, des rayonnements extérieurs notamment. Ils ne sont en outre efficaces que par de très basses températures. Les qubits et les circuits adjacents sont donc conservés dans un système de refroidissement parfois aussi grand qu’une maison ou un terrain de football. “Pour la miniaturisation des ordinateurs quantiques, il faudra encore attendre une vingtaine d’années”, prédit Christian Maes. En d’autres termes, il est difficile pour les entreprises de posséder leur propre ordinateur quantique. Par contre, elles peuvent s’abonner en ligne. “Elles ont accès, via le cloud, à un ordinateur quantique qui fonctionne dans un environnement idéal, sous la supervision de spécialistes qui en assurent l’entretien”, indique Patrick De Causmaecker.
-273,15°C : la température cryogénique nécessaire à l’ordinateur quantique pour fonctionner.
Deuxième révolution quantique
La théorie quantique, formulée dans la première moitié du 20e siècle, a déjà débouché sur de nombreuses technologies innovantes comme le transistor, le laser, le smartphone, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et l’horloge atomique. “La deuxième révolution quantique est en marche, assure Christian Maes. Nous sommes aujourd’hui en mesure de manipuler des particules individuelles et des qubits, ce qui était impensable pour les pionniers Erwin Schrödinger et Albert Einstein. Nous assistons à l’avènement de l’ère de l’information quantique. L’ordinateur quantique est le fleuron de cette deuxième révolution. D’autres nouvelles technologies comme les senseurs quantiques, les microscopes quantiques et les réseaux quantiques devraient bientôt voir le jour.”
Par Dimitri Dewever.
