En démultipliant le potentiel de calcul des systèmes d’IA, les futurs ordinateurs quantiques pourraient bien révolutionner de nombreux secteurs industriels. Et plus largement, l’informatique et l’intelligence artificielle. L’avenir de l’informatique, du Big Data et de l’IA est-il dans les ordinateurs quantiques ? En s’appuyant sur les propriétés quantiques de la matière, ces calculateurs surpuissants, qui restent encore à construire réellement, devraient dans un avenir plus ou moins proche nous permettre de réaliser des calculs complexes, irréalisables avec les machines actuelles.
À la différence du système numérique classique, qui repose sur des données codées en chiffres binaires, le calcul quantique utilise le “bit quantique”, ou “qubit”. Contrairement au “bit”, qui prend soit la valeur d’un 0, soit la valeur d’un 1, le “qubit” est une combinaison linéaire. Il peut prendre la valeur 0 ou 1, mais aussi les deux ensemble. Ainsi, un ordinateur quantique devrait permettre de réaliser des calculs parallèles, en simultané, et plus de manière séquentielle comme avec nos machines actuelles.
Dans une telle perspective, en démultipliant le potentiel de calcul, les applications pratiques d’une telle technologie sont forcément nombreuses, de la santé à la chimie, en passant par l’industrie, la sécurité informatique, les voitures autonomes, l’énergie, ou encore les transports et la gestion du trafic. Les promesses du qubit semblent illimités – au point que l’on parle un peu partout d’une “révolution” quantique.
_ La santé et la chimie, “boostées” par les qubits
Dans le domaine de la santé, tout d’abord, l’ordinateur quantique devrait permettre d’aller beaucoup plus loin dans la compilation de données massives, et la résolution de problèmes d’optimisation. Les qubits devraient permettre d’analyser bien plus facilement et rapidement des données génétiques. Ils devraient aussi permettre aux chercheurs de trouver de meilleurs traitements, notamment en radiothérapie, contre le cancer – les calculs utilisés actuellement dans ce but étant si complexes que les ordinateurs classiques ne parviennent pas à tester toutes les solutions possibles.
Les laboratoires pharmaceutiques et les scientifiques à la recherche de nouveaux traitements contre les maladies de Parkinson et d’Alzheimer, comptent aussi sur le qubit pour simuler des molécules (et trouver les meilleurs combinaisons possibles) – la puissance informatique nécessaire étant là encore trop importante pour nos machines actuelles -, et créer de nouvelles thérapies.
En permettant de simuler des molécules, l’informatique quantique devrait aussi “booster” un autre secteur : la chimie. Grâce aux calculs parallèles, les chercheurs pourront ainsi trouver bien plus vite, et plus efficacement, des molécules aux propriétés intéressantes, et de meilleurs alliages de matériaux. Microsoft espère notamment pouvoir utiliser des algorithmes quantiques afin de concevoir un “catalyseur” capable d’extraire le dioxyde de carbone de l’atmosphère, afin de lutter contre le réchauffement climatique.
D’autres matériaux pourraient également être trouvés grâce aux qubits, comme des matériaux supraconducteurs permettant de transmettre du courant sans perte. “Si l’on est capable de convertir de l’azote en ammoniaque à température ambiante grâce à un catalyseur, on peut se passer d’un procédé qui consomme 1 à 2% de l’énergie mondiale pour fabriquer de l’engrais. C’est quelque chose qu’un ordinateur quantique est capable de faire”, explique en outre Bernard Ourghanlian, directeur technique et sécurité de Microsoft France, à Reuters.
_ L’IA décuplée, l’industrie optimisée
Les ordinateurs quantiques permettant de réaliser des calculs hautement complexes, il devrait aussi être possible de trouver plus rapidement et plus efficacement des solutions, dans de nombreux secteurs industriels très concrets confrontés à des problèmes d’optimisation. La technologie quantique dépasserait ainsi largement les algorithmes classiques (confrontés à des capacités de calcul limitées) dans des domaines tels que la gestion du fret (afin d’améliorer le transport de marchandises et les livraisons), du trafic (afin de réduire les embouteillages) et des transports en commun (si possible, sans chauffeurs), la production d’énergie par les centrales nucléaires et les barrages hydroélectriques, ou encore le trading haute fréquence (automatisé).
En améliorant considérablement l’utilisation du Big Data, les qubits permettront finalement aux recherches en intelligence artificielle de faire un bond de géant. En démultipliant les capacités d’apprentissage machine des systèmes d’IA, l’informatique quantique rendra par exemple la reconnaissance vocale ou la reconnaissance d’images bien plus efficace – un élément essentiel dans la conception, notamment, de véhicules autonomes réellement autonomes… raison pour laquelle des constructeurs comme Daimler ou Volkswagen s’intéressent à cette technologie. De son côté, la NASA compte bien utiliser des ordinateurs quantiques pour ses missions robotisées dans l’espace…
_ Une cryptographie quantique inviolable
L’informatique quantique devrait aussi permettre, selon l’expert Renaud Lifchitz, de briser le chiffrement asymétrique et les algorithmes RSA, utilisés dans presque tous les domaines touchant la sécurité du Web. Le chiffrement RSA repose en effet sur la difficulté de factoriser les grands nombres en nombres premiers, mais avec des calculs quantiques, il deviendrait possible de casser l’algorithme asymétrique.
C’est pourquoi la NSA investit massivement depuis plusieurs années dans un programme de recherche quantique, afin de pouvoir un jour “briser presque tous les types de chiffrements utilisés pour protéger les banques, les transactions en ligne, les entreprises et les documents gouvernementaux dans le monde entier”. Les cryptomonnaies et leur colonne vertébrale, la blockchain, ne sauraient pas non plus résister à une telle technologie. C’est aussi pourquoi, du coup, des mathématiciens se tournent vers la cryptographie quantique pour concevoir des codes de chiffrement capable de résister aux piratages reposant sur des ordinateurs quantiques, et de nous permettre d’échanger en toute sécurité des clés privées.
_ Des ordinateurs quantiques qui se font désirer
Les ordinateurs quantiques ne sont pas encore sortis des labos, mais les entreprises de la tech et les chercheurs s’activent pour que cela ne prenne pas trop de temps. C’est le cas de Google, qui mène plusieurs projets de front, avec l’université de Santa Barbara et la NASA, d’Intel qui a dévoilé lors du dernier CES un processeur à 49 qubits conçu avec l’université hollandaise de Delft, ou encore d’IBM et Microsoft qui conçoivent eux aussi leurs propres ordinateurs fonctionnant avec des bits quantiques. A noter qu’en France, Atos planche sur le sujet avec le CNTS et le CEA.
Avant d’être réellement opérationnels et de s’appliquer dans notre quotidien, les concepteurs d’ordinateurs quantiques doivent encore franchir un obstacle majeur : les problèmes de décohérence et de complexité croissante des dispositifs, lorsque le nombre de qubits augmente. Microsoft espère pouvoir sortir le premier vrai ordinateur quantique d’ici cinq ou dix ans. Tout le temps nécessaire pour préparer la progressive mise au rebut de nos bons vieux ordinateurs (non quantiques) ?
Source : www.cnetfrance.fr/ Par Fabien Soyez/ @FabienSoyez/ Mercredi 01 août 2018/ Mis à jour mercredi 01 août 2018/
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