Informatique quantique : la promesse d’un meilleur avenir ?

Dès le début de l’année 2021, le président français s’est lancé dans une course à la technologie quantique. Le 21 janvier, Emmanuel Macron s’est engagé à investir un peu moins de 2 milliards d’euros répartis sur 5 ans dans le « Plan Quantique ».

L’objectif du chef d’État français est de parvenir à la réalisation d’un « ordinateur quantique hybride » d’ici 2023. En d’autres termes, il désire développer une machine d’une puissance immensément supérieure à un ordinateur ordinaire. Cette technologie se base sur l’intégration de la physique quantique que à l’informatique. Le principe est de mettre à profit les caractéristiques spécifiques aux particules.

La France cherche à développer un ordinateur quantique universel

Pour aboutir à l’ordinateur hybride, Emmanuel Macron y a consacré environ la moitié de la somme pour le « Plan Quantique ». Cette somme est répartie de façon à développer : les méthodes de communication quantique, les capteurs quantiques, la cryptographie post-quantique et les technologies liées au quantique. Ces premières étapes ont pour but de mettre sur pied l’ordinateur hybride ainsi que des simulateurs quantiques.

L’ordinateur hybride, lui, servirait dans de nombreux domaines comme la science chimique, les techniques de calcul et l’intelligence artificielle dans un avenir proche. Lors de l’achèvement du Plan Quantique, il s’agirait d’atteindre les performances d’un ordinateur quantique universel.

La puissance phénoménale d’un ordinateur quantique

Les scientifiques convergent majoritairement vers la technologie quantique pour une raison simple : le principe de superposition. Selon ce principe quantique, une particule peut se présenter sous de nombreux états quantiques simultanément. En appliquant ce principe à l’informatique, la puissance d’une machine s’en voit augmentée exponentiellement.

Les amateurs en informatique le savent, un bit ne prend que deux valeurs et de manière distincte, ces valeurs sont 1 ou 0. Quant au qubit, ou plus simplement bit quantique, il peut prendre de nombreuses valeurs.

De manière plus concrète, prenons l’exemple d’un jeu qui consiste à chercher la sortie parmi de nombreux chemins. L’ordinateur ordinaire prendrait de plus en plus de temps en fonction du nombre de chemins, car il ne pourrait en explorer qu’un seul à la fois. Un ordinateur quantique pourrait aisément les parcourir en même temps, donc il achève le jeu largement plus vite.

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La technologie quantique au service de la science

Cette puissance de calcul a de nombreuses applications possibles, mais les domaines qui en profiteraient le plus sont la chimie et la science des matériaux. Cette perspective était d’ailleurs déjà dans l’esprit du physicien Richard Feynman. En 1982, il avait déjà eu à l’esprit la faisabilité d’un ordinateur quantique. Il a pensé que la simulations des systèmes quantiques physiques ne serait possible qu’avec la technologie quantique.

Cette estimation qui date des années 80 s’avère être vraie. En effet, pour réaliser la simulation d’une molécule de pénicilline, il faudrait un ordinateur ayant 10⁸² transistors. Ce nombre est astronomique, car l’univers visible contient un nombre d’atomes inférieur à 10⁸². Pourtant, la pénicilline est une molécule assez simple composée de 41 atomes et de 242 électrons.

En revanche, un ordinateur quantique de 286 qubits logiques suffirait à simuler cette molécule, en théorie.