Les ordinateurs quantiques vont-ils révolutionner le futur?

WHAT THE FUTURE Les géants de la tech planchent sur l’ordinateur quantique. Où en est-on exactement et que va-t-il changer ?

Laure Beaudonnet

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Un appareil de 7 qubits dévoilé au centre de recherche d'IBM à New York en 2018
Un appareil de 7 qubits dévoilé au centre de recherche d'IBM à New York en 2018 — Seth Wenig/AP/SIPA
  • IBM a fait parler au dernier CES de Las Vegas en dévoilant son ordinateur quantique commercial, Q System One.
  • La France se positionne aussi et Frédérique Vidal a annoncé que la stratégie sur le calcul quantique sera dévoilée courant 2019.
  • Depuis plusieurs années, des investissements massifs sont faits sur le sujet. On fait le point sur le cousin de l’ordinateur, véritable machine à fantasmes.

Fantasme irréalisable ou réalité imminente ? A en croire les prophètes contemporains, l’ordinateur quantique va révolutionner le monde de demain et les géants du Web seraient déjà en train de plancher sur ces machines promises à un destin incroyable. Tandis qu’ IBM a dévoilé au CES 2019 le premier ordinateur quantique commercial, Q System One, l’État français n’a pas caché ses propres ambitions. « La France annoncera courant 2019 sa stratégie sur le calcul quantique », a déclaré début avril la ministre chargée de la Recherche Frédérique Vidal, en inaugurant de nouveaux locaux d’IBM sur le plateau de Saclay.

L’ordinateur quantique s’apprête à ringardiser les supercalculateurs les plus puissants du monde et on nous annonce son arrivée pour bientôt. Imaginé dans les années 1980 par le Prix Nobel de physique Richard Feynman, cette machine d’un nouveau genre est-elle vraiment sur le point de changer notre vie ? On fait le tri entre les fantasmes d’aujourd’hui et les certitudes de demain. Autant vous prévenir tout de suite : on est servi en enfumage.

L’ordinateur quantique est quasi prêt – 100 % enfumage

Non, non et encore non. « Aujourd’hui, l’ordinateur quantique n’existe pas, avertit d’emblée Daniel Estève, responsable du groupe Quantronique au CEA-Saclay. On ne sait pas s’il existera un jour, et donc encore moins à quelle échéance, mais les lois de la physique l’autorisent ». Mais de quoi parle-t-on exactement ? Un ordinateur classique code l’information sous la forme de bits qui peuvent prendre la valeur 0 ou 1, et peut faire un seul calcul à la fois. De son côté, l’ordinateur quantique traite des bits quantiques, ou Qubits, qui peuvent être à la fois 0 et 1. Les combinaisons sont démultipliées, la machine a accès à tous les états possibles d’un calcul. « Avec quelques centaines de bits quantiques, on travaille dans un espace de dimension plus grand que le nombre d’atomes dans l’univers », précise Anthony Leverrier, chercheur à l’Inria, pour donner un ordre de grandeur. Le fait de travailler dans un très grand espace donne une puissance de calcul beaucoup plus importante. Mais « on ne sait pas encore exploiter cette ressource aujourd’hui. Il y a beaucoup de communication sur le sujet par les grands acteurs du domaine, comme IBM, Intel ou Google. Cela ne veut pas dire que ça marche », prévient Daniel Estève.

D’ici quelques années, on aura un ordinateur quantique dans nos appartements – 80 % enfumage

Ne rêvez pas trop, vous ne risquez pas de crâner avec votre ordi quantique dans le salon tout de suite. A ce jour, on ne connaît aucune application grand public. « Les prototypes d’ordinateurs quantiques tels qu’ils existent aujourd’hui sont gigantesques, ils prennent une pièce entière, pointe Anthony Leverrier. L’ordinateur en lui-même n’est pas très gros mais il oblige à travailler à des températures très faibles, proche du zéro absolu [la température la plus baisse qui puisse exister] ». Il faut imaginer un énorme réfrigérateur dans une salle de manière à faire descendre la température. Sans compter qu’il n’existe pas beaucoup d’algorithmes qui fonctionnent bien sur l’ordinateur quantique. Le plus connu, c’est la factorisation.

L’ordinateur quantique risque de poser un problème de sécurité – (probablement) 100 % vrai mais dans longtemps

Paiements en ligne, messageries sécurisées, communications militaires… La puissance de calcul de l’ordinateur quantique pourrait rendre totalement obsolète toute l’architecture de sécurité en ligne basée sur la cryptographie. « Certains problèmes impossibles à traiter avec un ordinateur classique deviendraient traitables avec un ordinateur quantique, explique Daniel Estève qui évoque la factorisation des grands nombres. Toute la cryptographie [les secrets d’Etat et autres carte bleue dans votre poche] repose sur le fait que factoriser un grand nombre, trouver les diviseurs d’un grand nombre, est une tâche de calcul très difficile ». Tandis qu’un ordinateur classique mettrait des milliers d’années à résoudre ce problème, un ordinateur quantique pourrait en venir à bout en une poignée de minutes. Google est déjà en train de plancher sur NewHope, un algorithme de cryptage post-quantique. Il s’agit de trouver de nouvelles approches cryptographiques pour sécuriser les données qui résisteraient à l’ordinateur quantique.

Ça donne une idée du problème de sécurité qu’il poserait le jour où on saura travailler avec 1000 qubits « parfaits » (c’est-à-dire sans corruption des superpositions quantiques). Et ce n’est pas du tout demain la veille. On ne sait pas encore faire des qubits robustes où l’information quantique ne se corrompt pas. Dès que les qubits interagissent avec leur environnement, l’information quantique a en effet tendance à disparaitre très vite. Pour imaginer travailler avec 1000 qubits parfaits, il faudrait, en fait, un milliard de qubits physiques. Pour donner une idée : à l’heure actuelle, on ne sait pas travailler avec plus de 50 qubits, mais on ne sait pas encore maintenir les états quantiques nécessaires pour calculer avec.. Nul besoin de paniquer sur les paiements en ligne.

Avec le calcul quantique, l’intelligence artificielle sera vraiment intelligente – enfumage total

On ne sait pas trop de quoi il sera capable sur le terrain de l’intelligence artificielle, ni même s’il le fera mieux qu’un ordinateur ordinaire. Avec le matériel d’aujourd’hui, on ne peut pas montrer ses possibilités de manière convaincante. « Pour l’instant, on regarde comment on peut accélérer certaines parties des programmes d’intelligence artificielle avec un modèle hybride [un ordinateur classique qui collabore avec un ordinateur quantique] », explique Anthony Leverrier. Il existe certains calculs pour lesquels l’ordinateur classique n’est pas très efficace. On lui laisse faire une partie du calcul et on en délègue une autre partie à son cousin quantique qui renvoie ensuite le résultat au premier. Une démonstration a été faite avec l’ordinateur d’IBM qui travaille avec un petit nombre de qubits. « Est-ce que l’ordinateur quantique peut aider l’ordinateur classique à faire de l’IA ? Il est trop tôt pour répondre à cette question », conclut Anthony Leverrier. L’IA s’améliore déjà très rapidement avec les ordinateurs normaux. Même si parler d’intelligence est sans doute galvaudé pour parler des machines, mais c’est un autre sujet…

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