Quantum computing, la nouvelle course à l’espace

L’informatique telle que nous la connaissons est en proie à une disruption profonde avec la théorisation récente et l’apparition progressive du «quantum computing» (calcul quantique). Ce procédé est propre aux ordinateurs quantiques dont le fonctionnement est basé sur les théories de la physique quantique. Cette technologie devrait permettre d’incroyables avancées dans de nombreux secteurs grâce à une augmentation considérable de la vitesse du traitement des données entre autres.

Si comme le commun des mortels, les théories de la physique quantique vous sont étrangères, pas d’inquiétude : nous allons expliquer ce qu’elles sont et comment elles sont appliquées au sein de ces nouveaux ordinateurs.

La physique quantique au service de l’informatique

La physique quantique est une branche de la physique qui étudie les interactions entre les atomes et les particules plus petites. Ainsi, le quantum computing résulte de la fusion des principes de l’interaction entre les particules atomiques (et subatomiques) et de l’informatique.

Comme l’explique Leo Kouwenhoven, directeur du quantum lab chez Microsoft, dans cette vidéo, la théorie quantique appliquée au quantum computing est celle de la superposition. En d’autres termes, 2 atomes sont reliés par un électron pour former une molécule, l’électron fait office de colle entre les 2 atomes et on parle de superposition puisqu’il se divise pour occuper l’espace entre et autour des deux atomes simultanément.   

Comment est-ce appliqué au quantum computing ?

Les ordinateurs que nous connaissons et utilisons tous les jours traitent l’information sous forme de bits : des signaux binaires composés de chaînes de 0 et de 1. Les ordinateurs quantiques quant à eux, traitent des qubits (quantum bits) qui sont composés simultanément de 0 et de 1. Cette dualité, ou superposition de 0 et de 1, permet à l’ordinateur quantique d’effectuer des milliers de calculs en même temps et donc de tester toutes les possibilités simultanément tandis qu’un ordinateur classique réalise un calcul à la fois et met donc beaucoup plus de temps à trouver le résultat escompté.

Les problèmes quantiques

Le quantum computing est la promesse de nombreuses révolutions technologiques, les géants de l’IT l’ont bien compris : Google, Microsoft et IBM mènent une «course à la lune» en matière de technologie quantique. 

En plus d’accélérer de manière considérable les procédés de calcul informatique, le quantum computing permettrait de prédire et de simuler des éléments naturels. En effet, nous utilisons la méthode du tâtonnement quand il s’agit de procédés naturels, nous essayons différentes options jusqu’à trouver (ou non) la bonne. En médecine par exemple, lorsqu’un patient est gravement malade, nous administrons différents traitements en espérant le guérir, mais nous sommes incapables de prédire les effets d’un traitement donné et de garantir son efficacité. Les problèmes liés à des procédés naturels sont des «problèmes quantiques» et nous espérons pouvoir les résoudre grâce au quantum computing.

Les applications concrètes          

Nous sommes encore à l’aube de l’ère du quantum computing, par conséquent, il est difficile de prédire exactement l’impact de cette technologie naissante. A vrai dire, nous sommes actuellement en termes de développement de l’ordinateur quantique, dans les années 80 de l’ordinateur que nous connaissons aujourd’hui : les premières versions sont très grandes et coûteuses. A première vue, le quantum computing devrait permettre des avancées formidables :

• Intelligence artificielle : L’accélération de la vitesse de calcul pourrait permettre aux réseaux neuronaux d’apprendre plus rapidement. Par ailleurs, en plus de rendre l’intelligence artificielle plus performante, il pourrait permettre de développer de nouveaux types algorithmes qui prédiraient les procédés naturels ce qui engendrerait de nombreux progrès dans des domaines variés (médecine, chimie …)
• L’ingénierie électrique : En modélisant l’énergie au niveau moléculaire, nous pourrions optimiser notre utilisation de l’énergie, grâce à des piles qui offriraient une utilisation totale de leur énergie ou à des câbles électriques sans perte d’énergie par exemple‍
• La médecine : La modélisation des interactions moléculaires au sein de notre corps pourrait permettre à la médecine moderne d’être plus efficace et même entraîner la découverte de nouveaux traitements. De surcroît, une amélioration de notre capacité à séquencer l’ADN pourrait rendre possible la médecine personnalisée. Pour finir, la radiothérapie bénéficierait également du quantum computing puisqu’il faciliterait l’optimisation d’un plan de radiation, soit maximiser l’impact sur les cellules cancéreuses en épargnant le plus possible les cellules saines.

En attendant l’apparition de ce nouveau super ordinateur qui pourrait bien nous aider à mieux comprendre, voire renverser des phénomènes naturels cruciaux tels que le réchauffement climatique. Au-delà de toutes ces applications et évolutions, le quantum computing représente également une menace dans certains secteurs. Notamment en matière de de cybersécurité.