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On entend beaucoup parler d’intelligence artificielle (IA), mais un sujet commence à émerger de plus en plus : l’informatique quantique. S’il est assez intuitif que les ordinateurs quantiques pourraient surpasser les ordinateurs traditionnels, il est un peut-être un peu moins évident d’élaborer sur la question.
La nouvelle plateforme nationale de calcul quantique s’inscrit dans la stratégie nationale lancée par le président de la République Emmanuel Macron le 21 janvier 2021 pour l'indépendance et la supériorité stratégiques de la France.
Cette stratégie bénéficie de 1,8 milliard d’euros, dont 1 milliard financé par l’État, notamment via le Programme d’investissements d’avenir (PIA), pour le développement des technologies quantiques sur la période 2021-2025. Elle a pour objectif de créer 16 000 emplois d’ici à 2030.
Pourquoi l’emballement autour des ordinateurs quantiques?
Un ordinateur quantique est une machine qui peut en théorie résoudre en quelques secondes des problèmes que les ordinateurs actuels mettraient des milliards d’années à élucider. C’est leur puissance de calcul inégalée, des millions de fois supérieure à celle des ordinateurs actuels, qui leur donne leurs super pouvoirs. Parmi leurs possibilités, on parle de créer de nouveaux médicaments, simuler le fonctionnement de l’univers, mieux prédire la météo, trouver de nouvelles planètes habitables, simuler le comportement de la matière au niveau moléculaire…
Dans l’informatique classique, les données sont obligatoirement traitées dans un état binaire 0 ou 1. L’analogue quantique du bit, le qubit, permet de traiter les données dans un spectre de possibles. En théorie, on peut alors transmettre une infinité d’information avec un seul qubit.
En informatique quantique, un qubit (bit quantique), parfois écrit qbit, est un système quantique à deux niveaux, qui représente la plus petite unité de stockage d'information quantique. Grâce à la propriété de superposition quantique, un qubit stocke une information qualitativement différente de celle d'un bit. Le concept de qubit, tout en étant discuté dès les années 1980, fut formalisé par Benjamin Schumacher en 1995.
Le calcul quantique s’appuie sur des propriétés de la matière qui n’existent qu’à l'échelle de l’infiniment petit. À pleine maturité, il permettra d’effectuer des calculs jusqu’à 1 milliard de fois plus vite qu’une technologie de calcul classique, ce qui ouvre la voie à la résolution de problèmes actuellement non solubles dans un temps humain.
Outre le coût, les qubits nécessitent un environnement aux conditions particulières. Un milieu extrêmement froid, plus froid que dans le fin-fond l’espace, à une température proche du zéro absolu (fixée selon un accord international, à -273,15° Celsius ou à 0 Kelvin ou à -459,67° Fahrenheit), peut permettre de travailler avec les qubits pendant de longues périodes de temps. À l’opposé, toute chaleur dans le système peut introduire des erreurs.
C’est IBM qui a dévoilé le premier ordinateur quantique dit commercial, baptisé Q System One. Ayant la forme d’un cube de verre presque 3 mètres de côté au centre duquel se trouve un cylindre chromé suspendu à un bloc lumineux, il n’a pas la même allure que les ordinateurs actuels.
C’est derrière ce bloc que se trouvent les composantes électroniques servant à analyser les calculs quantiques. IBM n’en a fabriqué qu’un seul et ne compte pas en construire d’autres pour l’instant. De manière plus générale, la pénurie de travailleurs suffisamment qualifiés dans le domaine et le manque de fournisseurs de composantes clés posent des défis à l’évolution des ordinateurs quantiques.
Pourquoi les ordinateurs quantiques soulèvent une certaine méfiance?
Si les ordinateurs quantiques sont très prometteurs quant à leurs grandes capacités de calcul, ils pourront aussi servir le côté sombre de la force. Ils pourront permettre de décrypter des contenus sécurisés, utilisés sur le web, protégeant des transactions bancaires, protégeant des secrets militaires, etc. La course contre la montre est d’ailleurs déjà amorcée aux États-Unis et en Chine par des agences de sécurité pour développer la technologie capable de repousser une attaque quantique. Le nouveau domaine de la cryptographie quantique vise spécifiquement à résister aux ordinateurs quantiques. On peut sans doute avancer que l’encodage du futur devra être « quantum safe ».
Des avancées technologiques décisives
Dans les deux prochaines décennies, le quantique enclenchera des révolutions technologiques et des avancées dans de nombreux secteurs d’importance vitale, tant dans le domaine civil que militaire, par exemple pour :
- l’observation de la Terre et l’anticipation des catastrophes naturelles ;
- la modélisation d’un agent infectieux et pour de remèdes médicaux adaptés ;
- une meilleure compréhension de la photosynthèse afin de mieux capturer l’énergie solaire et capter le CO2 atmosphérique.
Avec un premier investissement de 70 millions d’euros pour un objectif total de 170 millions d’euros, cette plateforme interconnectera systèmes classiques et ordinateurs quantiques. Ces moyens seront à disposition des laboratoires, des entreprises innovantes et des industriels pour qu’ils développent de nouveaux cas d’usages. Soutenue par l’Institut national de recherche en informatique et en automatique INRIA, la plateforme sera hébergée au très grand centre de calcul implanté au CEA DAM du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies renouvelables (CEA).
Mais surtout, cet ordinateur quantique sera capable de casser d’un coup les cryptages qui sécurisent nos communications sur Internet. Par exemple, quand on s’authentifie pour payer en ligne. Là, on parle d’une "menace" pour la sécurité nationale. C’est le terme que la ministre des Armées Florence Parly a utilisé.
Les spécialistes en cryptographie du monde entier sont d’ailleurs déjà en train de se préparer à affronter ça, en travaillant de nouvelles méthodes de chiffrage qui résistent à l’ordinateur quantique. On appelle ça la cryptographie post-quantique.
Le centre de calcul de Bruyères-le-Châtel, géré par le Commissariat à l'énergie atomique, est l'un des plus importants centres de calcul européens. Il est utilisé par le ministère des Armées et par le monde de l'industrie et de la recherche.
Macron présente un plan de 1,8 milliard d’euros pour faire de la France un leader mondial dans le quantique
https://www.frenchweb.fr/macron-presente-un-plan-de-18-milliard-deuros-pour-faire-de-la-france-un-leader-mondial-dans-le-quantique/413324
La France officialise le lancement de sa plateforme nationale de calcul quantique
https://www.lesnumeriques.com/pro/la-france-officialise-le-lancement-de-sa-plateforme-nationale-de-calcul-quantique-n173885.html
Nouvelle plateforme de calcul quantique pour des applications multiples
https://www.gouvernement.fr/nouvelle-plateforme-de-calcul-quantique-pour-des-applications-multiples
La plateforme française de calcul quantique est lancée
https://www.francetvinfo.fr/replay-radio/le-billet-sciences-du-week-end/la-plateforme-francaise-de-calcul-quantique-est-lancee_4893217.html
La plateforme française de calcul quantique est lancée
https://www.francetvinfo.fr/replay-radio/le-billet-sciences-du-week-end/la-plateforme-francaise-de-calcul-quantique-est-lancee_4893217.html
INRIA - Institut national de recherche en informatique et en automatique
https://fr.wikipedia.org/wiki/Institut_national_de_recherche_en_informatique_et_en_automatique
CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
https://fr.wikipedia.org/wiki/Commissariat_%C3%A0_l'%C3%A9nergie_atomique_et_aux_%C3%A9nergies_alternatives
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